36.13. Транспортные антибиотики повышают ионную проницаемость мембран

Ряд микроорганизмов синтезирует низкомолекулярные соединения, в присутствии которых мембраны становятся проницаемыми для определенных ионов. Эти небольшие молекулы, называемые транспортными антибиотиками, оказались ценным инструментом для экспериментальных исследований, в частности для изучения механизма связывания ионов. Например, валиномицин препятствует окислительному фосфорилированию в митохондриях путем повышения их проницаемости для в присутствии валиномицина митохондрии используют энергию, генерируемую при транспорте электронов, не на синтез АТР, а на накопление К+. Валиномицин имеет циклическую структуру, образованную из повторяющейся три раза последовательности четырех разных остатков (рис. 36.19). Эти остатки четырех типов соединены чередующимися эфирными и пептидными связями.

Еще один хорошо изученный транспортный антибиотик - грамицидин А (рис. 36.20). Это полипептид с открытой цепью, состоящий из 15 аминокислотных остатков. Примечательна структура грамицидина А: в нем чередуются и L-аминокислоты. Кроме того, и С-концы полипептида модифицированы. Как будет показано несколько ниже, транспорт ионов грамицидином А и валиномицином осуществляется совершенно по-разному.

Механизм переноса ионов этими антибиотиками удобно исследовать на таких хорошо охарактеризованных модельных системах, как двуслойные липидные пузырьки (разд. 10.6) и плоские двуслойные мембраны (разд. 10.6). В опытах используют пузырьки, содержащие радиоактивный ион, например их получают путем обработки мембран ультразвуком в присутствии

Рис. 36.19. Валиномицин имеет периодическую циклическую структуру, состоящую из остатков L-лактата (А), L-валина (Б), D-гидроксиизовалерианата (В) и D-валина (Г).

этого иона и последующего удаления не попавшего внутрь пузырьков, методом гель-фильтрации. Далее сравнивают скорость выхода радиоактивного иона из пузырьков в присутствии и в отсутствие антибиотика. Другой способ получения информации относительно ионной проницаемости двуслойных мембран состоит в измерении таких электрических параметров, как сопротивление мембраны и мембранный потенциал. Например, сопротивление двуслойной мембраны по отношению к К+ в присутствии валиномицина или грамицидина падает более чем в 10000 раз при градиенте концентраций на мембране

Рис. 36.20. Структура грамицидина А.