В какой мере данные по стабилизирующему действию D2O на клетки можно расценивать как указание на то, что мишенью повреждающих клеток, в частности нагрева, являются протоплазмати-ческие белки? Можно ли влияние D2O на теплолюбивость мух рассматривать как аргумент в пользу того, что рецептором температурных сдвигов у мух служит какой-то белок, меняющий в зависимости от температуры свою конформацию и этим путем посылающий сигналы в следующие инстанции, формирующие термическое поведение мух’? Если это соответствует действительности, то легко до-пустить, что в присутствии D2O этот белок становится более устойчивым, более жестким, в связи с чем для такого же изменения конформации рецептора требуется более высокая температура, чем в обычной воде.

Для ответа на эти вопросы важно знать, на какие компоненты клетки помимо белков D2O ока-зывает стабилизирующее действие. В связи с этим следует обсудить влияние D2O на температуру плавления нуклеиновых кислот и липидов.

Данные по действию D2O на термостабильность нуклеиновых кислот менее однозначны, чем подобные данные, полученные для белков. Результаты в сильной степени зависят от ионной силы и рН раствора. Рядом работ показано, что в растворах с нейтральным и высоким рН и с низкой ионной силой D2O стабилизирует ДНК, тогда как при кислом рН и высокой ионной силе D2O вызывает про-тивоположный эффект — снижение температуры денатурационного перехода. При физиологических значениях рН и ионной силы плавление ДНК происходит в D2O и Н2O при одинаковой температуре. Тот факт, что стабилизирующее влияние D2O на нуклеиновые кислоты особенно значительно прояв-ляется в растворах со слабой ионной силой, т.е. в условиях, когда увеличиваются силы электростати-ческого притяжения и отталкивания, говорит о существенном влиянии D2O на этот вид взаимодейст-вий. Связать стабилизацию ДНК в D2O с усилением водородных связей не удается.

При частичной замене в среде Н2O на D2O увеличение первичной теплоустойчивости таких клеточных функций, как движение протоплазмы в растительных клетках, движение ресничек клеток мерцательных эпителиев животных, сокращение мышечных волокон, нет никаких оснований припи-сывать стабилизирующему влиянию изотопа на нуклеиновые кислоты. Естественно думать, что это результат стабилизирующего действия D2O на сократительные белки. Подтверждением этого служит повышение теплоустойчивости в D2O глицериниэированных моделей мерцательных клеток и мыше-чных волокон и актомиозина в растворе.

Имеется ряд данных о том, что при частичной замене водных растворов на дейтериевые повы-шается теплоустойчивость клеточных функций, непосредственно связанных с деятельностью мем-бран. Так, Арманд и Хесс на изолированных хлоропластах Nerium oleander в присутствии D=0 обна-ружили увеличение термореэистентности процесса передачи энергии от светособирающего комплек-са к реакционному центру 2-й фотосистемы. По данным Соколова и соавторов, D2O повышает устой-чивость к нагреву тилакоидных мембран хлоропластов из листьев гороха и протоплазматических мембран хлореллы.

Теплоустойчивость в первом случае повышалась на 10, во втором на 5 °С. В работе Ремеша и соавторов (77) указывается на то, что D2O оказывает стабилизирующее действие на мембраны хлоро-пластов. Венедиктов и Кривошеева (1984) также обнаружили увеличение термостабильности хлоро-пластов гороха и фрагментов мембран цианобактерии Cynechococcus lividus при замене Н2O на D2O.

Деятельность мембран в первую очередь определяется их основными компонентами — липи-дами и белками. Одни авторы стабилизирующее влияние D2O на мембранные функции объясняют действием ее на белки, другие — на липиды. Увеличение теплоустойчивости тилакоидных и пратоп-лаэматических мембран в тяжелой воде в том, что D2O повышает температуру перехода мембранных липидов из кристаллического состояния в жидкое. С другой стороны, Венедиктов и Кривошеева (1984) объясняют полученный ими результат возрастанием в D2O термостабильности мембранных белков.

Агрегатное состояние липидов, их вязкость, несомненно, весьма существенны для нормально-го выполнения клеточных функций, так или иначе связанных с мембранами. Вязкость липидов непо-средственно зависит от температуры. Поэтому для понимания роли липидов в повышении теплоус-тойчивости клеток в тяжелой воде важно знать, как D2O влияет на температуру плавления липидов. Однако сведения по этому вопросу скудны и противоречивы.

Прямые калориметрические измерения температуры фазового перехода в D2O синтетического фосфолипида -дипальмитоилфосфатидилходина — были выполнены Саймоном и соавторами (119) . На покупном неочищенном препарате авторы получили температуру полуперехода (Tm) в Н2O 42,1, в D2O — 43,5 °С. Таким образом, разница составила 1,4 °С. С этими данными расходятся результаты Чена, который определял температуру фазового перехода ряда липидов также с помощью сканирую-щей микрокалориметрии. Были получены следующие температуры плавления в Н2О и D2O:

• для 1,2-дистеароил-L-3-глицерофосфатидилхолина — 54,65 и 55,09 °С,
• для 1,2-дипальмитоил-L-3-глицерофосфатидилхолина — 41,67 и 42,02 °С,
• для 1,2-миристоил-L-3-глицерофосфатидилхолина — 24,22 и 24,46 °С.

Во всех трех случаях температура фазового перехода в тяжелой воде была несколько выше, но не более чем на 0,4 °С, а для дипальмитоилфосфатидилхолина, в отличие от того, что было получено Саймоном и соавторами, разница оказалась не 1,4, а 0,35 °C.