ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 424, № 1, с. 125-129
БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 577.153.3
АКТИВНОСТЬ КИСЛОЙ ФОСФАТАЗЫ В РАЗНЫХ ТКАНЯХ ГИДРОБИОНТОВ БАССЕЙНА ТИХОГО ОКЕАНА
© 2009 г. Е. В. Розенгарт, Н. Е. Басова
Представлено академиком В.Л. Свидерским 08.04.2008 г. Поступило 08.04.2008 г.
Кислая фосфатаза (КФ) (НФ 3.1.3.2) является одним из самых распространенных ферментов метаболизма [1, 2]. По сути это ферментное семейство, так как КФ обладает очень широким спектром видо- и тканеспецифичности и потому каталитические свойства КФ (рН-оптимум, субстратная и ингибиторная специфичность) существенно зависят как от источника фермента, так и от условий определения ферментативной активности. В отличие от столь же разнообразного семейства холинэстераз, у которых при всей широте субстратной специфичности есть только один природный субстрат ацетилхолин [3], для КФ характерно природное разнообразие субстратов, являющихся различными алифатическими и ароматическими фосфатами [2]. Как правило, объектами внимания исследователей служили препараты КФ представителей наземной фауны и флоры [2]. Работы по КФ гидробионтов эпизодичны [2, 4-9] и лишь отдельные дают сравнительно-энзимологическую информацию [8, 9]. В этой связи представляло несомненный интерес систематическое исследование активности КФ в органах и тканях промысловых гидробионтов бассейна Тихого океана. Активность КФ этих препаратов была обследована с использованием в качестве субстратов ароматического фенилфосфата и двух алифатических изомеров - а- и Р-глицерофосфа-тов, тем самым, кроме количественного сопоставления активности КФ у разных животных и в различных тканях, представилась возможность дать качественную характеристику субстратной специфичности разных препаратов КФ.
Органы и ткани 12 видов рыб, 7 видов беспозвоночных и 1 вида млекопитающих извлекали и фиксировали замораживанием при -18°С. В качестве субстратов использованы а- и Р-глицерофос-фаты Ка ('Т1ика") и фенилфосфат Ка ("Реахим").
Активность КФ определяли методом [2] в собственной модификации [10].
На первом этапе работы был проведен широкий скрининг кислой фосфатазной активности в органах и тканях морских гидробионтов бассейна Тихого океана (представителей беспозвоночных, рыб и млекопитающих) (табл. 1). Проведение такого обследования с использованием трех разных по структуре субстратов позволило сделать ряд интересных заключений.
Во-первых, подтверждено чрезвычайно широкое распространение этого фермента, активность которого проявляется в подавляющем большинстве исследованных биологических препаратов.
Во-вторых, данные табл. 1 демонстрируют выраженную видоспецифичность КФ: из изученных беспозвоночных наибольшая активность КФ обнаружена у кальмаров (в 4 раза более высокая активность КФ была в гонадах командорского кальмара В. та§1з!ег, чем в гонадах краба стригуна С. орШо), из рыб - в препаратах гонад терпуга Стеллера Н. $1е11ей активность КФ была почти в 200 раз более высокой, чем в гонадах минтая Т. еИа1о§гатта. Очень низкие значения величин активности КФ были получены при тестировании образцов органов и тканей единственного обследованного млекопитающего - морского котика С. игапш.
В-третьих, КФ гидробионтов также проявляла тканеспецифичность, причем, как правило, более богатыми КФ оказались гонады и печень гидробионтов: у изученных беспозвоночных КФ проявила наибольшую активность в тканях гонад (у синего краба Р. рМигив содержание КФ в гангли-онарных тканях было в 20 раз ниже, чем в гонадах), а для рыб характерно более высокое содержание КФ в тканях печени (у палтусовидной камбалы Н. ёиЫш в мышцах активность КФ была ниже, чем в печени, в 30 раз).
В-четвертых, из сопоставления данных субстратной специфичности видно, что в большинстве случаев с более высокой скоростью протекает гидролиз фенилфосфата, а из двух глицериновых изомерных эфиров, как правило, быстрее
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова
Российской Академии наук, Санкт-Петербург
Таблица 1. Активность кислой фосфатазы в тканях морских гидробионтов (V ■ 102, мкмоль Р/ч ■ мг влажной ткани), ([Б] = 3 ■ 10-2 М, П = 6, рН 3.5, г = 30°С)
Вид животного, ткани или орган Субстрат
фенилфосфат а-глицерофосфат Р-глицерофосфат
Беспозвоночные
Кальмар командорский Веггу1еи1Ыз ша§1з1ег
гонады 39.0 ± 2.0 8.0 ± 0.4 1.6 ± 1.0
печень 9.0 ± 0.5 2.0 ± 0.1 4.0 ± 0.2
ганглии 5.0 ± 0.3 1.0 ± 0.1 2.0 ± 0.1
Кальмар новозеландской Nototodarus 81оап1 81оап1
гонады 22.0 ± 0.9 8.0 ± 0.4 13.0 ± 0.7
печень 19.0 ± 0.9 5.0 ± 0.3 10.0 ± 0.5
ганглии 9.0 ± 0.5 3.0 ± 0.2 5.0 ± 0.3
Кальмар Бартрама Ошша8&ерЬе8 bartramu
гонады 13.2 ± 0.5 6.0 ± 0.1 12.2 ± 0.4
ганглии 2.1 ± 0.1 0.8 ± 0.1 1.5 ± 0.1
Моллюск голожаберный Nudibrancia
гонады 18.5 ± 1.0 8.0 ± 0.4 17.0 ± 0.9
печень 7.5 ± 0.4 1.8 ± 0.1 4.5 ± 0.2
почки 6.8 ± 0.4 1.4 ± 0.1 2.9 ± 0.2
Краб синий Para1ithodes p1aturus
гонады 10.5 ± 0.5 5.0 ± 0.3 10.0 ± 0.5
печень 9.0 ± 0.5 1.5 ± 0.1 1.3 ± 0.1
ганглии 0.5 ± 0.0 0.4 ± 0.0 0.2 ± 0.0
Краб стригун Chionoecotes opi1io
гонады 10.1 ± 0.5 1.2 ± 0.1 1.2 ± 0.1
печень 4.0 ± 0.2 0.9 ± 0.1 2.2 ± 0.1
ганглии 2.0 ± 0.1 0.2 ± 0.0 0.5 ± 0.0
Криль Euphausia superbar (свежемороженый)
целиком 0.2 ± 0.0 - -
мясо 0.2 ± 0.0 - -
Позвоночные
Рыбы
Липарис Liparis sp.
печень 18.0 ± 0.9 5.2 ± 0.3 10.5 ± 0.5
пилорические придатки 13.0 ± 0.7 4.6 ± 0.2 9.0 ± 0.5
гонады 10.0 ± 0.5 2.3 ± 0.1 9.4 ± 0.5
желудок 6.6 ± 0.4 2.0 ± 0.1 9.4 ± 0.5
мышцы следы
Бычок головастиковый Eurymen gyrinus
печень 9.8 ± 0.5 6.2 ± 0.3 10.4 ± 0.6
гонады 4.8 ± 0.3 2.8 ± 0.2 1.3 ± 0.1
желудок 1.7 ± 0.1 0.1 ± 0.1 0.3 ± 0.0
мышцы следы
Серебрянка P1eurogramma antarctica
внутренности целиком 2.2 ± 0.1 0.3 ± 0.0 0.7 ± 0.0
мышцы 0.4 ± 0.0 0.3 ± 0.0 0.4 ± 0.0
Мавроликус Mauro1icus mue11eri
целиком 1.1 ± 0.1 0.6 ± 0.0 0.9 ± 0.1
Таблица 1. Окончание
Вид животного, ткани или орган Субстрат
фенилфосфат а-глицерофосфат Р-глицерофосфат
Стихея Назова ЗйеЬаеш nasawae
печень 11.6 ± 0.6 2.5 ± 0.1 5.5 ± 0.3
гонады 8.5 ± 0.4 3.0 ± 0.2 7.0 ± 0.4
желудок 4.9 ± 0.3 1.0 ± 0.1 1.7 ± 0.1
мышцы следы
Терпуг Стеллера Неха§гаттш 81е11еп
печень 17.0 ± 0.9 4.4 ± 0.2 9.4 ± 0.5
пилорические придатки 9.0 ± 0.5 2.0 ± 0.1 3.6 ± 0.2
гонады 19.0 ± 0.9 5.2 ± 0.3 10.8 ± 0.6
желудок 2.7 ± 0.1 0.7 ± 0.0 3.3 ± 0.2
мышцы следы
Камбала палтусовидная Hippog1ossoides dubius
печень 14.4 ± 0.7 4.5 ± 0.3 5.6 ± 0.3
гонады 6.9 ± 0.4 1.6 ± 0.1 2.5 ± 0.1
мышцы 0.5 ± 0.0 0.1 ± 0.0 0.1 ± 0.0
Камбала желтоперая Limanada а8рега
печень 13.7 ± 0.7 5.2 ± 0.3 7.4 ± 0.4
гонады 4.7 ± 0.3 1.5 ± 0.1 2.2 ± 0.1
мышцы 0.8 ± 0.0 0.4 ± 0.0 0.8 ± 0.0
Терпуг Неха§гаттоз ое1:о§гаттш
печень 11.0 ± 0.6 5.3 ± 0.3 7.5 ± 0.4
гонады 5.2 ± 0.3 0.8 ± 0.0 2.1 ± 0.1
мышцы 1.0 ± 0.1 0.0 0.0
Минтай ТЬега§га еЬа1о§гатта
печень 2.7 ± 0.2 1.6 ± 0.1 2.6 ± 0.2
гонады 0.1 ± 0.0 1.7 ± 0.1 0.1 ± 0.0
мышцы 1.3 ± 0.1 0.1 ± 0.0 0.1 ± 0.0
Аргентина А^епйпае 1оп§о1а
печень 3.4 ± 0.3 1.4 ± 0.1 3.0 ± 0.2
гонады 1.2 ± 0.1 0.2 ± 0.0 0.3 ± 0.0
Лосось ОпеогШупеЬш
пилорические придатки 1.1 ± 0.1 0.2 ± 0.0 1.1 ± 0.1
молоки 0.9 ± 0.1 0.1 ± 0.0 0.4 ± 0.0
Мойва Ва11о1:ш vШosus soеia1us
внутренности (целиком) 5.0 ± 0.3 0.9 ± 0.1 2.4 ± 0.1
мышцы 1.0 ± 0.1 0.0 0.4 ± 0.0
Млекопитающие
Морской котик Са11оппш игапш
гонады 2.3 ± 0.2 0.3 ± 0.0 0.5 ± 0.1
мозг 1.4 ± 0.1 0.3 ± 0.0 0.6 ± 0.1
сердце 1.1 ± 0.1 0.1 ± 0.0 0.6 ± 0.1
почки 0.8 ± 0.1 - 0.1 ± 0.0
язык 0.4 ± 0.0 0.1 ± 0.0 0.1 ± 0.0
щитовидная железа 0.4 ± 0.0 0.1 ± 0.0 0.3 ± 0.0
пищевод 0.5 ± 0.1 - -
жировая ткань 0.5 ± 0.1 0.1 ± 0.0 0.1 ± 0.0
легкие 0.3 ± 0.0 0.1 ± 0.0 0.1 ± 0.0
мышцы следы
Таблица 2. Активность кислой фосфатазы в органах командорского В. magister (К) и новозеландского N. s1oani (НЗ) кальмаров (V ■ 102, мкмоль Р/ч ■ мг влажной ткани, субстрат - фенилфосфат, pH 3.5, г = 30°С)
Орган Самки Самцы
I- II III- -IV I- II III- -IV
К НЗ К НЗ К НЗ К НЗ
Сепия 17 17 20 33 14 15 78 31
Гонады 17 10 39 14 20 19 31 22
Сердце жаберное 16 20 8 41 31 15 39 10
Печень 9 10 9 16 20 19 5 10
Почки 8 20 3 16 17 2 12 2
Пищевод 4 5 16 45 2 63 7 41
Желудок 11 4 3 17 16 2 3 2
Жабры 4 19 5 10 6 14 7 15
Сердце центральное 5 4 5 2 6 2 6 3
Ганглии зрительные 4 8 5 9 4 8 4 9
Щупальцы без головы 1 1 1 1 0 1 1 1
Мантия 1 1 1 1 2 2 1 1
Гемолимфа 0 1 1 0 0 0 0 0
Примечание. 1-1У - стадии зрелости.
гидролизовался Р-глицерофосфат. Однако последнее положение требует более детального анализа. Если взять препараты гонад и зрительных ганглиев трех изученных видов тихоокеанских кальмаров, то можно отметить как количественное, так и качественное различие параметров субстратной специфичности КФ. Так, в тканях гонад командорского кальмара В. magister активность КФ по фенилфосфату в 25 раз превосходила активность по Р-глицерофосфату, у новозеландского кальмара N. это преимущество всего 1.5-кратное, а у кальмара Бартрама О. bartrami активности КФ по этим субстратам практически одинаковы. Если у новозелендского кальмара N. s1oani и кальмара Бартрама О. bartrami активности КФ по Р-глицерофосфату в 1.5-2 раза выше, чем по а-глицерофосфату, то ткани гонад командорского кальмара В. magister гидролизует а-глицерофосфат в 5 раз быстрее, чем Р-изомер. Это может быть связано с тем, что зоны обитания этих видов кальмаров практически не перекрываются: командорский кальмар В. magister обитает в северо-западной части Тихого океана, новозеландский N. - на юге Пацифики, а кальмар Бартрама О. bartrami имеет разорванный ореал обитания как в Северном, так и в Южном полушариях [11, 12]. Следует отметить, что ранее нами [3, 11, 12] у этих видов кальмаров были выявлены различия в реакционной способности холинэстераз препаратов ткани зрительных ганглиев.
Аналогично кальмарам различия в субстратной специфичности КФ были выявлены и в тканях двух изученных видов крабов. Так, в тканях гонад у синего краба Р. p1atutus активность КФ была одинаковой по фенилфосфату и Р-глицерофосфату и в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.