Ukr.Biochem.J. 2017; Том 89, № 3, травень-червень, c. 17-24
doi: https://doi.org/10.15407/ubj89.03.017
Ca(2+)-залежна регуляція концентрації Ca(2+) в мітохондріях міометрія. II. Вплив Ca(2+) на поляризацію мембран мітохондрій та [Ca(2+)](m)
Л. Г. Бабіч, С. Г. Шликов, А. М. Кушнарьова, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: babich@biochem.kiev.ua
Відомо, що іони Cа регулюють акумуляцію їх у мітохондріях. Проте механізм цього явища й досі є предметом дискусій. У цій роботі ми показали, що іони Са безпосередньо чи опосередковано регулюють рівень поляризації мембран мітохондрій міометрія. Зокрема, внесення 100 мкM Ca2+ до середовища інкубації супроводжується деполяризацією мітохондріальних мембран. Також було досліджено вплив Ca2+ на [Ca2+]m. Ізольовані мітохондрії міометрія попередньо інкубували за відсутності або у присутності 10 мкM Са2+, після чого в інкубаційне середовище додавали 100 мкM Са2+. Досліди проводили в трьох середовищах, а саме, без ATP та Mg2+ (0-середовище), у присутності 3 мM Mg2+ (Mg-середовище) та 3 мM Mg2+ + 3 мM ATP (Mg,ATP-середовище). Показано, що ефект 10 мкM Са2+ був різним за різних умов, а саме, у 0- та Mg-середовищі значення [Ca2+]m збільшувались, тоді як у Mg,ATP-середовищі статистично вірогідні зміни не було зареєстровано. Попередня інкубація мітохондрій з 10 мкM Са2+ не впливала на значення [Ca2+]m після внесення в середовище інкубації 100 мкM Са2+. Значення [Ca2+]m після внесення 100 мкM Са2+ були однаковими за інкубації мітохондрій в 0- та Mg,ATP-середовищі та дещо менше у Mg-середовищі. Також встановлено, що попередня інкубація мітохондрій з 10 мкM Са2+ у 0- та Mg-середовищах зменшувала індуковані додаванням 100 мкM Са2+ зміни величини нормованої флуоресценції Fluo, проте у Mg,ATP-середовищі такі зміни зареєстровано не було. Дійшли висновку про те, що обмін Са2+ в мітохондріях міометрія регулюється його концентрацією як у зовнішньому середовищі, так і в матриксі. Склад середовища інкубації має істотний вплив на [Са2+]m за відсутності катіона в зовнішньому середовищі. Припускається, що незначне збільшення [Са2+]m перед додаванням 100 мкM Са2+ може позитивно позначитись на функціональній активності мітохондрій.
Ключові слова: ATP, Mg(2+), [Ca(2+)](m), міометрій, мітохондрії
Посилання:
- Putney JW Jr, Thomas AP. Calcium signaling: double duty for calcium at the mitochondrial uniporter. Curr Biol. 2006 Sep 19;16(18):R812-5. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Zhou J, Dhakal K, Yi J. Mitochondrial Ca(2+) uptake in skeletal muscle health and disease. Sci China Life Sci. 2016 Aug;59(8):770-6. Review. PubMed, CrossRef
- Dedkova EN, Blatter LA. Calcium signaling in cardiac mitochondria. J Mol Cell Cardiol. 2013 May;58:125-33. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Williams GS, Boyman L, Chikando AC, Khairallah RJ, Lederer WJ. Mitochondrial calcium uptake. Proc Natl Acad Sci USA. 2013 Jun 25;110(26):10479-86. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Olson ML, Chalmers S, McCarron JG. Mitochondrial organization and Ca2+ uptake. Biochem Soc Trans. 2012 Feb;40(1):158-67. Review. PubMed, CrossRef
- Kupynyak NI, Ikkert OV, Shlykov SG, Babich LG, Manko VV. Mitochondrial ryanodine-sensitive Ca(2+) channels of rat liver. Cell Biochem Funct. 2017 Jan;35(1):42-49. PubMed, CrossRef
- Moreau B, Nelson C, Parekh AB. Biphasic regulation of mitochondrial Ca2+ uptake by cytosolic Ca2+ concentration. Curr Biol. 2006 Aug 22;16(16):1672-7. PubMed, CrossRef
- Moreau B, Parekh AB. Ca2+-dependent inactivation of the mitochondrial Ca2+ uniporter involves proton flux through the ATP synthase. Curr Biol. 2008 Jun 3;18(11):855-9. PubMed, CrossRef
- Shlykov SG, Babich LG, Yevtushenko ME, Karakhim SO, Kosterin SO. Calmodulin antagonists effect on Ca2+ level in the mitochondria and cytoplasm of myometrium cells. Ukr Biochem J. 2015 Sep-Oct;87(5):54-60. PubMed, CrossRef
- Babich LG, Shlykov SG, Kushnarova AM, Kosterin SO. Ca(2+)-dependent regulation of the Ca(2+) concentration in the myometrium mitochondria. I. Trifluoperazine effects on mitochondria membranes polarization and [Ca(2+)](m). Ukr Biochem J. 2016;88(4):5–11. CrossRef
- Mollard P, Mironneau J, Amedee T, Mironneau C. Electrophysiological characterization of single pregnant rat myometrial cells in short-term primary culture. Am J Physiol. 1986 Jan;250(1 Pt 1):C47-54. PubMed
- Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976 May 7;72(1-2):248-54. PubMed,CrossRef
- Grynkiewicz G, Poenie M, Tsien RY. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties. J Biol Chem. 1985 Mar 25;260(6):3440-50. PubMed
- Solaini G, Sgarbi G, Lenaz G, Baracca A. Evaluating mitochondrial membrane potential in cells. Biosci Rep. 2007 Jun;27(1-3):11-21. Review. PubMed, CrossRef
- Babich LG, Shlykov SG, Borisova LA, Kosterin SA. Energy-dependent Ca2+-transport in intracellular smooth muscle structures. Biokhimiia. 1994 Aug;59(8):1218-29. (In Russian). PubMed
