Русская версия English version   
Том 13   Выпуск 1   Год 2018
Мембранный потенциал как механизм регуляции активности периплазматической нитритредуктазы: математическая модель

Ри Н.А., Лихошвай В.А., Хлебодарова Т.М.

ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, Россия
 
Аннотация. В условиях анаэробного дыхания на нитрите (NO2) главной составляющей дыхательной цепи в клетках Escherichia coli является периплазматическая нитритредуктаза NrfA, которая обеспечивает формирование цепи передачи электронов на мембране клетки, необходимой для синтеза АТФ, и утилизацию нитрита при концентрациях субстрата не более 2 мM. Ранее авторами была выдвинута гипотеза, что активность NrfA редуктазы при низких концентрациях NO2 в среде определяется не только механизмами регуляции экспрессии генов, кодирующих ее структуру, но и действием мембранного потенциала на процессы формирования активной формы фермента в периплазме. Для обоснования этой гипотезы была разработана модель утилизации NO2 клетками E. coli в хемостате, сопряженная с процессами формирования электрического потенциала на мембране клетки. В отсутствие экспериментальных данных о структуре цепи передачи электронов в условиях дыхания на нитрите, были рассмотрены два гипотетических сценария формирования мембранного потенциала при культивировании клеток в хемостате с участием форматгидрогенлиазных комплексов FHL-1 и FHL-2, компонентами которых являются форматдегидрогеназа Fdh-H и гидрогеназы Hyd-3 и Hyd-4, и разработаны соответствующие модели. Показано, что включение в модель утилизации нитрита клетками E. coli конкретных молекулярно-генетических и метаболических процессов, ведущих к формированию мембранного потенциала, позволяет корректно описать экспериментальные данные по кинетике его утилизации в хемостате. Показано также, что результат моделирования не зависит от сценария формирования мембранного потенциала. В целом, полученные данные подтверждают важную роль мембранного потенциала в регуляции активности периплазматической Nrf редуктазы при микромолярных концентрациях нитрита в среде. Не исключено, что этот механизм может быть важен и для других белков, активность которых зависит от их локализации в периплазме.
 

Ключевые слова: анаэробное дыхание, нитрит, мембранный потенциал, периплазматическая NrfA нитритредуктаза, моделирование

Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2018;13(1):238-269
doi: 10.17537/2018.13.238
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2024