Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 3, травень-червень, c. 5-12

doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.03.005

Регуляція концентрації іонізованого кальцію в матриксі мітохондрій за відсутності екзогенного Са(2+)

13.09.2021   Uncategorized   No comments

А. В. Силенко*, С. Г. Шликов, Л. Г. Бабіч, О. Ю. Чуніхін, С. О. Костерін

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: sylenkoanna@ukr.net

Отримано: 15 вересня 2021; Затверджено: 17 травня 2021

Функціональна активність мітохондрій залежить від вмісту іонізованого кальцію в їхньому матриксі. З’ясування можливих способів впливу на транспорт і накопичення Са2+ в цих органелах є актуальним. Метою роботи було оцінити концентрацію іонізованого кальцію в матриксі мітохондрій за відсутності екзогенного Са2+ та у присутності Mg2+ і АТP в cередовищі. Концентрацію іонізованого кальцію в мітохондріях, ізольованих із міометрія невагітних щурів, вимірювали флуоресцентним зондом Fluo-4 AM, гідродинамічний діаметр мітохондрій оцінювали методом динамічного розсіювання світла. Виявлено залежне від концентрації АТР зростання концентрації іонізованого кальцію в матриксі мітохондрій за відсутності екзогенного Са2+ та високий рівень загальної акумуляції Са2+ після внесення екзогенного катіона. Вплив АТР на концентрацію іонізованого кальцію не залежав від блокування мітохондрійної пори циклоспорином А та від інгібування H+-ATPази/ATP-синтази олігоміцином. Натомість, внесення до Mg2+-середовища 10 мМ теофіліну та 30 мМ NaHCO3 супроводжувалось зростанням концентрації Са2+ в матриксі мітохондрій. Показано, що мітохондрії мають відносно більший розмір за низької концентрації Са2+ в матриксі, але менший розмір вищої концентрації катіона в матриксі. Активація розчинної аденилілциклази додаванням NaHCO3 на фоні одночасного інгібування фосфодіестерази теофіліном супроводжувалась зниженням нормованої флуоресценції Са2+-чутливого зонда в мітохондріальному матриксі. Зроблено припущення, що розчинна аденилілциклаза може бути задіяна в регуляції концентрації іонізованого кальцію в матриксі мітохондрій.

Ключові слова: , , ,

Посилання:

  1. Duchen MR. Mitochondria and calcium: from cell signalling to cell death. J Physiol. 2000;529(Pt 1):57-68. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Picard M, Wallace DC, Burelle Y. The rise of mitochondria in medicine. Mitochondrion. 2016;30:105-116. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Duchen MR, Verkhratsky A, Muallem S. Mitochondria and calcium in health and disease. Cell Calcium. 2008;44(1):1-5. PubMed, CrossRef
  4. Grasso D, Zampieri LX, Capelôa T, Van de Velde JA, Sonveaux P. Mitochondria in cancer. Cell Stress. 2020;4(6):114-146. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Samanta K, Douglas S, Parekh AB. Mitochondrial calcium uniporter MCU supports cytoplasmic Ca2+ oscillations, store-operated Ca2+ entry and Ca2+-dependent gene expression in response to receptor stimulation. PLoS One. 2014;9(7):e101188. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Tarasov AI, Griffiths EJ, Rutter GA. Regulation of ATP production by mitochondrial Ca(2+). Cell Calcium. 2012;52(1):28-35. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Babich LG, Shlykov SG, Kushnarova-Vakal AM, Kupynyak NI, Manko VV, Fomin VP, Kosterin SO. The relationship between the ionized Ca concentration and mitochondrial functions. Ukr Biochem J. 2018; 90(3): 32–40. CrossRef
  8. Dedkova EN, Blatter LA. Calcium signaling in cardiac mitochondria. J Mol Cell Cardiol. 2013;58:125-133. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Elustondo PA, Nichols M, Robertson GS, Pavlov EV. Mitochondrial Ca2+ uptake pathways. J Bioenerg Biomembr. 2017;49(1):113-119. PubMed, CrossRef
  10. Di Benedetto G, Pendin D, Greotti E, Pizzo P, Pozzan T. Ca2+ and cAMP cross-talk in mitochondria. J Physiol. 2014;592(2):305-312. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Zhang F, Zhang L, Qi Y, Xu H. Mitochondrial cAMP signaling. Cell Mol Life Sci. 2016;73(24):4577-4590. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Di Benedetto G, Scalzotto E, Mongillo M, Pozzan T. Mitochondrial Ca²⁺ uptake induces cyclic AMP generation in the matrix and modulates organelle ATP levels. Cell Metab. 2013;17(6):965-975. PubMed, CrossRef
  13. Kosterin SA, Bratkova  NF, Kurskiy  MD. The role of sarcolemma and mitochondria in calcium-dependent control of myometrium relaxation. Biokhimiia. 1985;50(8):1350-1361. (In Russian). PubMed
  14. 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;72(1-2):248-254. PubMed, CrossRef
  15. Giorgio V, von Stockum S, Antoniel M, Fabbro A, Fogolari F, Forte M, Glick GD, Petronilli V, Zoratti M, I Szabó, Lippe G, Bernardi P. Dimers of mitochondrial ATP synthase form the permeability transition pore. Proc Natl Acad Sci USA. 2013;110(15):5887-5892. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Hausenloy DJ, Boston-Griffiths EA, Yellon DM. Cyclosporin A and cardioprotection: from investigative tool to therapeutic agent. Br J Pharmacol. 2012;165(5):1235-1245. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Duchen MR. Mitochondria in health and disease: perspectives on a new mitochondrial biology. Mol Aspects Med. 2004;25(4):365-451. PubMed, CrossRef
  18. Bitterman JL, Ramos-Espiritu L, Diaz A, Levin LR, Buck J. Pharmacological distinction between soluble and transmembrane adenylyl cyclases. J Pharmacol Exp Ther. 2013;347(3):589-598. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Valsecchi F, Konrad C, Manfredi G. Role of soluble adenylyl cyclase in mitochondria. Biochim Biophys Acta. 2014;1842(12 Pt B):2555-2560. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Jakobsen E, Lange SC, Andersen JV, Desler C, Kihl HF, Hohnholt MC, Stridh MH, Rasmussen LJ, Waagepetersen HS, Bak LK. The inhibitors of soluble adenylate cyclase 2-OHE, KH7, and bithionol compromise mitochondrial ATP production by distinct mechanisms. Biochem Pharmacol. 2018;155:92-101. PubMed, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.