Ukr.Biochem.J. 2022; Том 94, № 4, липень-серпень, c. 18-35

doi: https://doi.org/10.15407/ubj94.04.018

Інгібування Сa(2+),Mg(2+)-АТРази плазматичної мембрани каліксаренсульфо­ніламідинами. Структурно-фунціональні особливості

19.01.2023   Uncategorized   No comments

О. А. Шкрабак1*, Т. О. Векліч1, Р. В. Родік2,
В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1

1Відділ біохімії м’язів, Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: sashashkrabak32@gmail.com;
2Відділ хімії фосфоранів, Інститут органічної хімії НАН України, Київ

Отримано: 07 вересня 2022; Виправлено: 26 жовтня 2022;
Затверджено: 04 листопада 2022; Доступно онлайн: 14 листопада 2022

Раніше ми показали, що тетрасульфоніламідинкаліксарен С-90 інгібує Са2+,Mg2+-АТPазу гладеньком’язових клітин плазматичної мембрани селективно до інших АТP-гідролаз плазматичної мембрани. Для пошуку шляхів посилення ефективності інгібування Са2+,Mg2+-АТPази синтезовано декілька нових каліксаренових сполук, структурно подібних до каліксарену С-90, та перевірено їх вплив на активність зазначеного ензиму, рівень цитоплазматичної концентрації Са2+ та гідродинамічний діаметр ізольованих гладеньком’язових клітин. Показано, що сульфоніламідинові групи є вирішальними для інгібування Са2+,Mg2+-АТPази, ефективність інгібування залежить від їх кількості та просторової орієнтації на верхньому вінці каліксаренового макроциклу. Введення фенільних або трет-бутильних груп у верхній вінець і довгих алкільних ланцюгів у нижній вінець призвело до незначного підвищення ефективності інгібування. Інгібуюча дія досліджуваних каліксаренів на Са2+,Mg2+-АТPазу корелювала з впливом на цитозольну концентрацію Са2+ та гідродинамічний діаметр гладеньком’язових клітин. Отримані результати важливі для створення більш ефективних та селективних інгібіторів Са2+,Mg2+-АТPази плазматичної мембрани як регуляторів скоротливої функції гладеньких м’язів.

Ключові слова: , , ,

Посилання:

  1. Romero R, Avila C, Brecus CA, Mazor M. Uterine contractility, (Ed: R.E. Garfield). Serono Simposia, Norwell, Massachuses, 1990; 319-353.
  2. Hertelendy F, Zakar T. Regulation of myometrial smooth muscle functions. Curr Pharm Des. 2004;10(20):2499-2517. PubMed, CrossRef
  3. Floyd R, Wray S. Calcium transporters and signalling in smooth muscles. Cell Calcium. 2007;42(4-5):467-476. PubMed, CrossRef
  4. Pande J, Szewczyk MM, Kuszczak I, Grover S, Escher E, Grover AK. Functional effects of caloxin 1c2, a novel engineered selective inhibitor of plasma membrane Ca(2+)-pump isoform 4, on coronary artery. Cell Mol Med. 2008;12(3):1049-1060. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Giuliani M, Morbioli I, Sansone F, Casnati A. Moulding calixarenes for biomacromolecule targeting. Chem Commun (Camb). 2015;51(75):14140-14159. PubMed, CrossRef
  6. Nimse SB, Kim T. Biological applications of functionalized calixarenes. Chem Soc Rev. 2013;42(1):366-386.
    PubMed, CrossRef
  7. Coleman AW, Jebors S, Cecillon S, Perret P, Garin D, Marti-Battle D, Moulin M. Toxicity and biodistribution of para-sulfonato-calix[4]arene in mice. New J Chem. 2008;32(5):780-782. CrossRef
  8. Rodik RV, Boyko VI, Kalchenko VI. Calixarenes in biotechnology and bio-medical researches. Front Med Chem. 2016;8:206-301. CrossRef
  9. Paclet MH, Rousseau CF, Yannick C, Morel F, Coleman AW. An Absence of Non-specific Immune Response towards para-Sulphonato-calix[n]arenes. J Incl Phenom Macrocycl Chem. 2006;55(3-4):353–357. CrossRef
  10. Vovk AI, Kalchenko VI, Cherenok SA, Kukhar VP, Muzychka OV, Lozynsky MO. Calix[4]arene methylenebisphosphonic acids as calf intestine alkaline phosphatase inhibitors. Org Biomol Chem. 2004;2(21):3162-3166. PubMed, CrossRef
  11. Shatursky OYa, Kasatkina LA, Rodik RV, Cherenok SO, Shkrabak AA, Veklich TO, Borisova TA, Kosterin SO, Kalchenko VI. Anion carrier formation by calix[4]arene-bis-hydroxymethylphosphonic acid in bilayer membranes. Org Biomol Chem. 2014;12(48):9811-9821. PubMed, CrossRef
  12. Veklich TA, Shkrabak AA, Slinchenko NN, Mazur II, Rodik RV, Boyko VI, Kalchenko VI, Kosterin SA. Calix[4]arene C-90 selectively inhibits Ca2+,Mg2+-ATPase of myometrium cell plasma membrane. Biochemistry (Mosc). 2014;79(5):417-424. PubMed, CrossRef
  13. Rodik RV, Boyko VI, Danylyuk OB, Suwinska K, Tsymbal IF, Slinchenko NV, Babich LG, Shlykov SO, Kosterin SO, Lipkowski J, Kalchenko VI. Calix[4]arenesulfonylamidines. Synthesis, structure and influence on Mg2+, ATP-dependent calcium pumps. Tetrahedron Lett. 2005;46(43):7459-7462. CrossRef
  14. Stoikov II, Agafonova MN, Padnya PL, Zaikov EN, Antipin IS. New membrane carrier for glutamic acid based on p-tert-butylcalix[4]arene 1,3-disubstituted at the lower rim. Mendeleev Commun. 2009;19(3):163-164. CrossRef
  15. Boyko VI, Podoprigorina AA, Yakovenko AV, Pirozhenko VV, Kalchenko VI. Alkylation of narrow rim calix[4]arenes in a DMSO-NaOH medium. J Incl Phenom. 2004;50(3):193-197. CrossRef
  16. Rassukana YV, Onys’ko PP, Grechukha AG, Sinitsa AD. N-(Arylsulfonyl)trihalogenoacetimidoyl chlorides and their reactions with phosphites. Eur J Org Chem. 2003;2003(21):4181-4186. CrossRef
  17. Iwamoto I, Araki K, Shinkai S. Syntheses of all possible conformational isomers of O-alkyl-p-t-butylcalix[4]arenes. Tetrahedron. 1991;47(25):4325-4342.
    CrossRef
  18. Struck O, Chrisstoffels LA, Lugtenberg RJ, Verboom W, van Hummel GJ, Harkema S, Reinhoudt DN. Head-to-Head Linked Double Calix[4]arenes: Convenient Synthesis and Complexation Properties. J Org Chem. 1997;62(8):2487-2493. PubMed, CrossRef
  19. Van Wageningen AMA, Snip E, Verboom W, Reinhoudt DN, Boerrigter H. Synthesis and application of iso(thio)cyanate-functionalised calix[4]arenes. Liebigs Ann. 1997;1997(11):2235-2245. CrossRef
  20. Veklich TO, Kosterin SO. Comparative study of properties of Na+,K+-ATPase and Mg2+-ATPase of the myometrium plasma membrane. Ukr Biokhim Zhurn. 2005;77(2):66-75. (In Ukrainian). PubMed
  21. Kondratiuk TP, Bychenok SF, Prishchepa LA, Babich LG, Kurskiy MD. Isolation and characteristics of the plasma membrane fraction from the swine myometrium. Ukr Biokhim Zhurn. 1986;58(4):50-56. (In Russian). PubMed
  22. 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;72:248-254. pm id=”942051″], CrossRef
  23. 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;250(Pt 1):C47-C54. PubMed, CrossRef
  24. Flynn ER, Bradley KN, Muir TC, McCarron JG. Functionally separate intracellular Ca2+ stores in smooth muscle. J Biol Chem. 2001;276(39):36411-36418. PubMed, CrossRef
  25. Valente RC, Capella LS, Monteiro RQ, Rumjanek VM, Lopes AG, Capella MAM. Mechanisms of ouabain toxicity. FASEB J. 2003;17(12):1700-1702. PubMed, CrossRef
  26. Wang H, Haas M, Liang M, Cai T, Tian J, Li S, Xie Z. Ouabain assembles signaling cascades through the caveolar Na+/K+-ATPase. J Biol Chem. 2004;279(17):17250-17259. PubMed, CrossRef
  27. Veklich TO, Kosterin SO, Shynlova OP. Cationic specificity of a Ca2+-accumulating system in smooth muscle cell mitochondria. Ukr Biokhim Zhurn. 2002;74(1):42-48. (In Ukrainian). PubMed
  28. Rathbun WB, Betlach MV. Estimation of enzymically produced orthophosphate in the presence of cysteine and adenosine triphosphate. Anal Biochem. 1969;28(1):436-445. PubMed, CrossRef
  29. Danylovych YuV, Сhunikhin AJu, Danylovych GV. [Investigation of the changes in uterine myocytes size depending on contractile activity modulators by photon correlation spectroscopy. Fiziol Zh. 2013;59(1):32-39. (In Ukrainian). PubMed
  30. Vrachnis N, Malamas FM, Sifakis S, Deligeoroglou E, Iliodromiti Z. The oxytocin-oxytocin receptor system and its antagonists as tocolytic agents. Int J Endocrinol. 2011;2011:350546. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.