Ukr.Biochem.J. 2020; Том 92, № 5, вересень-жовтень, c. 5-14

doi: https://doi.org/10.15407/ubj92.05.005

ATP-залежний транспорт калію в мітохондріях мозку щурів є високочутливим до активаторів mK(ATP)-каналу за даними світлорозсіювання

О. В. Акопова*, Л. І. Колчинська, В. І. Носар,
А. Н. Смірнов, Л. В. Братусь

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
*e-mail: ov_akopova@ukr.net

Отримано: 17 січня 2020; Затверджено: 25 червень 2020

Методом світлорозсіювання вивчено вплив активаторів KATP-каналів (KCO), діазоксиду і пінацидилу, на ATP-залежний транспорт K+ в ізольованих мітохондріях мозку щурів за відсутності і в присутності MgATP. За відсутності MgATP виявлено високу чутливість ATP-залежного транспорту K+ до обох активаторів, із максимальним ефектом при ≤ 0,5 мкM. У K+-вмісному середовищі ATP-залежний транспорт K+ блокувався ATP у присутності Mg2+. Ні Mg2+, ані ATP не впливали на Vmax ATP-залежного транспорту K+ за дії KCO, однак, згідно з даними літератури у присутності MgATP крива активації зсувалась в область мікромолярних концентрацій. Блокування ATP-залежного транспорту K+ блокаторами KATP каналів, глібенкламідом і 5-гідроксидеканоатом за відсутності і в присутності MgATP показує чутливість ATP-залежного транспорту K+ до блокаторів mKATP-каналу. Чутливість ATP-залежного транспорту K+ до відомих модуляторів активності KATP каналів (діазоксиду, пінацидилу, глібенкламіду, 5-HD і MgATP) дозволяє віднести ATP-залежний транс­порт K+ до активності mKATP-каналу і свідчить, що його активація  діазоксидом і пінацидилом за відсутності MgATP відбувається в області суб-мікромолярних концентрацій активаторів. За результатами експериментів, ми припускаємо, що нативний mKATP-канал може містити високоафінні сайти зв’язуваня KCO, що екрануються MgATP. Результати нашого досліджения виявляють нові, раніше невідомі аспекти регуляції АТР-залежного транспорту K+ активаторами mKATP-каналу.

Ключові слова: , , , ,


Посилання:

  1. Garlid KD, Costa ADT, Quinlan CL, Pierre SV, Dos Santos P. Cardioprotective signaling to mitochondria. J Mol Cell Cardiol. 2009;46(6):858-866. PubMedPubMed, CrossRef
  2. Correia SC, Cardoso S, Santos RX, Carvalho C, Santos MS, Perry G, Smith MA, Moreira PI. New insights into the mechanisms of mitochondrial preconditioning-triggered neuroprotection. Curr Pharm Des. 2011;17(31):3381-3389.  PubMed, CrossRef
  3. Salgado-Puga K, Rodríguez-Colorado J, Prado-Alcalá RA, Peña-Ortega F. Subclinical Doses of ATP-Sensitive Potassium Channel Modulators Prevent Alterations in Memory and Synaptic Plasticity Induced by Amyloid-β. J Alzheimers Dis. 2017;57(1):205-226. PubMed, CrossRef
  4. Busija DW, Gaspar T, Domoki F, Katakam PV, Bari F. Mitochondrial-mediated suppression of ROS production upon exposure of neurons to lethal stress: mitochondrial targeted preconditioning. Adv Drug Deliv Rev. 2008;60(13-14):1471-1477. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Abe E, Fujiki M, Nagai Y, Shiqi K, Kubo T, Ishii K, Abe T, Kobayashi H.  The phosphatidylinositol-3 kinase/Akt pathway mediates geranylgeranylacetone-induced neuroprotection against cerebral infarction in rats. Brain Res. 2010;1330:151-157. PubMed, CrossRef
  6. Zhang F, Cui J , Lv B, Yu B. Nicorandil protects mesenchymal stem cells against hypoxia and serum deprivation-induced apoptosis. Int J Mol Med. 2015;36(2):415-423. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Laskowski M , Augustynek B, Kulawiak B, Koprowski P, Bednarczyk P, Jarmuszkiewicz W, Szewczyk A. What do we not know about mitochondrial potassium channels? Biochim Biophys Acta. 2016;1857(8):1247-1257. PubMed, CrossRef DOI: 10.1016/j.bbabio.2016.03.007
  8. Ye Z, Guo Q, Wang N, Xia P, Yuan Y, Wang E. Delayed neuroprotection induced by sevoflurane via opening mitochondrial ATP-sensitive potassium channels and p38 MAPK phosphorylation. Neurol Sci. 2012;33(2):239-249. PubMed, CrossRef
  9. Garlid  KD, Paucek P, Yarov-Yarovoy V, Sun X, Schindler PA. The mitochondrial KATP channel as a receptor for potassium channel openers. J Biol Chem. 1996;271(15):8796-8799. PubMed, CrossRef
  10. Jabůrek M, Yarov-Yarovoy V, Paucek P, Garlid KD. State-dependent inhibition of the mitochondrial KATP channel by glyburide and 5-hydroxydecanoate. J Biol Chem. 1998;273(22):13578-13582.  PubMed
  11. Holmuhamedov EL, Jovanović S, Dzeja PP, Jovanović A, Terzic A. Mitochondrial ATP-sensitive K+ channels modulate cardiac mitochondrial function. Am J Physiol. 1998;275(5):H1567-H1576. PubMed, CrossRef
  12. Riess ML , Camara AKS, Heinen A, Eells JT, Henry MM, Stowe DF. KATP channel openers have opposite effects on mitochondrial respiration under different energetic conditions. J Cardiovasc Pharmacol. 2008;51(5):483-491. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Kopustinskiene DM, Liobikas J, Skemiene K, Malinauskas F, Toleikis A. Direct effects of K(ATP) channel openers pinacidil and diazoxide on oxidative phosphorylation of mitochondria in situ. Cell Physiol Biochem. 2010;25(2-3):181-186. PubMed, CrossRef
  14. Garlid KD, Paucek P. Mitochondrial potassium transport: the K(+) cycle. Biochim Biophys Acta. 2003;1606(1-3):23-41. PubMed, CrossRef
  15. Akopova OV, Nosar VI, Bouryi VA, Mankovskaya IN, Sagach VF.  Influence of ATP-dependent K(+)-channel opener on K(+)-cycle and oxygen consumption in rat liver mitochondria. Biochemistry (Mosc). 2010;75(9):1139-1147. PubMed, CrossRef
  16. 16. Gelband CH, Ishikawa T, Post JM, Keef KD, Hume JR. Intracellular divalent cations block smooth muscle K+ channels. Circ Res. 1993;73(1):24-34.
    PubMed, CrossRef
  17. Beavis AD. Upper and lower limits of the charge translocation stoichiometry of mitochondrial electron transport. J Biol Chem. 1987;262(13):6165-6173.  PubMed
  18. Mironova GD, Negoda AE, Marinov BS, Paucek P, Costa ADT, Grigoriev SM, Skarga YuYu, Garlid KD. Functional distinctions between the mitochondrial ATP-dependent K+ channel (mitoKATP) and its inward rectifier subunit (mitoKIR). J Biol Chem. 2004;279(31):32562-32568. PubMed, CrossRef
  19. Wojtovich AP, Urciuoli WR, Chatterjee S, Fisher AB, Nehrke K, Brookes PS. Kir6.2 is not the mitochondrial KATP channel but is required for cardioprotection by ischemic preconditioning. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013;304(11):H1439-H1445. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Henn MC, Janjua MB, Kanter EM, Makepeace CM, Schuessler RB, Nichols CG, Lawton JS. Adenosine Triphosphate-Sensitive Potassium Channel Kir Subunits Implicated in Cardioprotection by Diazoxide. J Am Heart Assoc. 2015;4(8):e002016. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Paggio A, Checchetto V, Campo A, Menabò R, Di Marco G, Di Lisa  F, Szabo I, Rizzuto R, De Stefani D. Identification of an ATP-sensitive potassium channel in mitochondria. Nature. 2019;572(7771):609-613. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  22. Foster DB, Ho AS, Rucker J, Garlid AO, Chen L, Sidor A, Garlid KD, O’Rourke B. Mitochondrial ROMK channel is a molecular component of mitoK(ATP). Circ Res. 2012;111(4):446-454. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. Laskowski M, Augustynek B,  Bednarczyk P,  Żochowska M, Kalisz J,  O’Rourke B,  Szewczyk A, Kulawiak B. Single-Channel Properties of the ROMK-Pore-Forming Subunit of the Mitochondrial ATP-Sensitive Potassium Channel. Int J Mol Sci. 2019;20(21):5323. PubMed, PubMedCentral, CrossRef

Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.