3. Вплив ліпідного оточення.

Каталітично активна конформація трансмембранних ферментів може в значній мірі формуватися мембраною. При виділення з мембрани і деліпідізаціі вони часто повністю втрачають свою каталітичну активність.

Функціональна активність мембранних білків в першу чергу залежить від динамічних властивостей ліпідного матриксу мембрани, що забезпечують конформаційну рухливість ферменту - здатність білкової молекули здійснювати оборотний конформаційний перехід з напруженого стану в розслаблений. Така можливість залежить від щільності упаковки ліпідів, яка в свою чергу залежить від складу мембран. Зазвичай при температурах нижче критичної (Т_кр - температура фазового переходу «Гель - рідкий кристал», індивідуальна для кожної мембрани, наприклад в бішарових мембранах чистого фосфатидилхоліну Т_кр становить 23 °) мембрани надто впорядковані, щоб забезпечувати конформаційну лабільність білків. Однак, ферменти в клітинах сплячих губернантов (тварин, що впадають в зимову сплячку) можуть функціонувати навіть при зниженні температури нижче, ніж Т_кр. Справа в тому, що при підготовці до зимового періоду відбувається зміна фосфоліпідного складу мембран тварин - збільшення вмісту поліненасичених жирних кислот в їх складі (Назвіть, будь ласка, приклади поліненасичених жирних кислот.). Такі ліпіди концентруються поблизу гідрофобних ділянок білків і формують шар так званих пограничних (анулярних) ліпідів, що відрізняються від ліпідів загальної фази мембрани. У цьому випадку білки оточені більш пухкою упаковкою ліпідів таким чином, що активність ферментів виявляється на достатньо високому рівні для підтримки життєдіяльності клітин цих тварин. В даний час вважають, що контролювання активності більшості ферментів в біомембранах здійснюється на рівні молекулярних взаємодій білка з цим шаром, тобто за рахунок локальної ліпідної регуляції.

Ліпідний склад мембран, від якого залежить і стан анулярного шару білків, впливає на каталітичні властивості ферментів. Наприклад, карбоангідраза з м'язів кроля проявляє різні кінетичні властивості, перебуваючи в зв'язаному стані з мембранами різного складу (вміст холестерину відрізнявся в 22 рази). Кінетичні параметри каталітичного гідрування СО₂ під дією карбоангідрази в різних мембранних фракціях варіюють: Кm від 1,6 до 3,6 мМ; k_cat від 230 до 510 с^-1. При цьому також показана різна здатність ферменту в різних фракціях до зв'язування специфічних інгібіторів – зміна значень Ki на два порядки. Можна також привести цікаві дані про вплив складу мембран голодуючих і ситих щурів на здатність мембраннозв'язаної ацилтрансферази до зв'язування специфічного інгібітору малоніл-CoA. Показано, що в мікросомальних мембранах ситих тварин спорідненість цього ферменту до інгібітору вище в 2,2 рази.

Від динамічних властивостей загальної ліпідної фази мембран значно залежить активність ферментів, що використовують водонерозчинні субстрати. Відомо, наприклад, що холестерин знижує плинність мембран і пригнічує активність мембранозв'язаної α-секретази попередника амілоїдного білка (див. рис. 2), що, в свою чергу, призводить до значного зниження рівня секреторної форми цього білка в культуральному середовищі. Очевидно, це пов'язано з обмеженням латеральної рухливості ферменту в мембрані.