By this author

ATP IN MITOCHONDRIA: QUANTITATIVE MEASUREMENT, REGULATION, AND PHYSIOLOGICAL ROLE

Issue number 12 from 01.12.2025

Окислительное фосфорилирование в митохондриях является основным источником ATP для большинства эукариотических клеток. Концентрации ATP, ADP и AMP являются важнейшей детерминантой, напрямую влияющей на широкий круг жизненно важных для клетки процессов — синтез белка и нуклеиновых кислот, деление, механическое движение, поддержание ионного состава и метаболизм в целом. Кроме того, изменения концентрации ATP вызывают изменения концентрации свободного магния, что дополнительно расширяет спектр затрагиваемых процессов. В цитозоле самых разных видов эукариотических клеток концентрации ATP, ADP и AMP удивительно постоянны и составляют обычно порядка 5 мМ, 0,5 мМ и 0,05 мМ соответственно. Эти концентрации взаимозависимы за счёт активности аденилаткиназ, локализованных в цитозоле и межмембранном пространстве митохондрий. Концентрации нуклеотидов в цитозоле связаны с концентрацией ATP и ADP в митохондриях благодаря работе ATP/ADP антипортера. Однако данных об абсолютных концентрациях адениновых нуклеотидов в матриксе митохондрий мало, и разброс экспериментальных значений велик; можно лишь утверждать, что суммарная концентрация находится в миллимолярном диапазоне и что концентрация ATP в митохондриях обычно ниже, а концентрация ADP выше, чем в цитозоле. Результаты измерения относительных количеств адениновых нуклеотидов в матриксе варьируют в разных объектах и условиях и составляют 20–75% ATP, 20–70% ADP и 3–60% AMP. Эти данные позволяют предположить, что «состояние 4», когда в покоящихся клетках окислительное фосфорилирование тормозится из-за недостатка ADP в матриксе, in vivo крайне маловероятно. В данной работе обсуждаются белки, влияющие на концентрацию ATP в митохондриях и в цитозоле, собраны экспериментальные оценки концентраций адениновых нуклеотидов в разных биологических объектах, а также приведён обзор методов измерения этих концентраций с акцентом на применение ATP-чувствительных флуоресцентных белковых зондов (ATeam, QUEEN, MaLion).

13 0