Кинетические закономерности необратимой инактивации гидрогеназ

При инкубации гидрогеназ в аэробных условиях или в присутствии кислорода наблюдается необратимая инактивация фермента, которая не может быть элиминирована добавлением восстанавливающих агентов. В работах [320, 321] изучена кинетика необратимой инактивации гидрогеназ из Th. roseopersicirta и Pr. aestuarii. Основные кинетические закономерности инактивации гидрогеназ из этих источников совпадают, однако гидрогеназа Thiocapsa roseopersicirta более стабильна.

Характер необратимой инактивации гидрогеназы на воздухе и под аргоном существенно различен. Под аргоном обе гидрогеназы теряют ∼50% активности и в дальнейшем активность остается значительный период на одном и том же уровне, в то время как на воздухе происходит полная необратимая потеря ферментами их активности.

Количественное изучение процесса показало, что кинетические кривые инактивации описываются суммой двух экспоненциальных членов

(3.92)

Простейшую кинетическую схему, объясняющую наблюдаемые экспериментальные факты, можно представить в виде

При этом кинетический процесс, характеризуемый интенсивностью λ₂, в отсутствие кислорода практически не протекает. В этих условиях кинетика процесса (интенсивность λ₁) определяется, по-видимому, тепловой денатурацией белка. В присутствии кислорода процесс инактивации ускоряется, при этом параметр λ₂ зависит от концентрации кислорода. В присутствии кислорода происходят, вероятно, необратимые процессы окисления функционально важных каталитических групп активного центра, что влечет за собой необратимую инактивацию фермента.

В работе [321] дан анализ частных случаев последовательно-параллельного механизма инактивации и связи между параметрами λ₁, λ₂ и константами скоростей реакции.

Процесс инактивации гидрогеназ из Thiocapsa roseopersicina и Pr. aestuarii убыстряется в области значений рН < 5 и рН > 9.

Кинетика необратимой инактивации гидрогеназы из водород-окисляющих бактерий Al. eutrophus отличается от кинетики инактивации гидрогеназ из других источников. При необратимой инактивации фермента кислород с феноменологической точки зрения выступает как стабилизатор фермента [302]. Это иллюстрирует рис. 45, на котором приведена кинетика инактивации гидрогеназы на воздухе и в анаэробных условиях в присутствии восстановителей. Дестабилизирующим эффектом обладает также продукт реакции - восстановленная форма НАД⁺. Механизм этого феномена определяется, по-видимому, тем, что в восстановительной среде или в присутствии НАДН происходит восстановление связи, существенно стабилизирующей белковую глобулу против тепловой денатурации. Напротив, окисление с образованием этой связи приводит к стабилизации белковой молекулы. Можно думать, что при участии кислорода происходит образование одной или нескольких дисульфидных связей.