Category Archives: Uncategorized

Внесок лауреатів Нобелівської премії в розвиток знань з біохімії вітамінів: Х. Ейкман, Ф. Г. Гопкінс, А. Сент-Дьорді, У. Хоуорс, П. Каррер, Р. Кун, Х. Дам, Е. А. Дойзі, Дж. Майнот У. Мерфі, Дж. Віпл, Д. Ходжкін, Р. Вудворд

В. М. Данилова, Р. П. Виноградова, С. В. Комісаренко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: valdan@biochem.kiev.ua

Отримано: 07 травня 2019; Затверджено: 17 травня 2019

У першій половині ХХ ст. експериментальні дослідження вчених (хіміків-органіків, біохіміків, фізіологів) у співпраці з лікарями привели до відкриття нового класу біологічно активних речових – вітамінів. Багатьох з цих науковців було відзначено Нобелівськими преміями. Завдяки  їх зусиллям було виявлено майже всі відомі на цей час вітаміни (В1, В2, В6, В9, В12, С, А, Е, К), встановлено їхню структуру і, в основних рисах, охарактеризовано механізм їх біологічної дії. Виявилось, що багато вітамінів є коензимами в дуже важливих  біохімічних перетвореннях. У цій статті йдеться про історію відкриття найвідоміших на сьогодні вітамінів і причетних до цього вчених, велич яких не можна переоцінити за той внесок, який вони зробили в розвиток сучасної біохімічної науки, зокрема вітамінології.

Кінетика взаємодії ПРІГ з іммобілізованими антигенами. Теорія

С. П. Бобровник, М. О. Демченко, С. В. Комісаренко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: s-bobrov@bk.ru

Отримано: 14 лютого 2019; Затверджено: 17 травня 2019

Розглянуто динаміку зв’язування поліреактивних імуноглобулінів (ПРІГ) з іммобілізованим на імунологічних платах антигеном із врахуванням раніше встановленого нами механізму взаємодії ПРІГ з антигенами. Процес зв’язування ПРІГ з іммобілізованим антигеном описано за допомогою систем диференціальних рівнянь, розв’язання яких дозволило одержати математичні вирази залежності кількості «активних» і «неактивних» ПРІГ, а також ПРІГ, зв’язаних із іммобілізованим антигеном залежно від часу перебігу реакції. За допомогою програми Microsoft Excel проведено обчислення теоретичних кривих кінетики зв’язування ПРІГ із антигеном і кількості «активних» та «неактивних» ПРІГ у розчині за різних констант швидкості реакції. Підтверджено раніше зроблені нами висновки про дуже високу залежність реакції ПРІГ з антигенами від температури.

Врахування внеску хімічного (неензиматичного) перетворення субстрату в загальний механізм ензиматичної реакції

С. О. Костерін, С. О. Карахім, П. Ф. Жук

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: kinet@biochem.kiev.ua; laserlab@biochem.kiev.ua

Отримано: 13 вересня 2018; Затверджено: 13 грудня 2018

Під час проведення досліджень ензиматичних реакцій необхідно враховувати внесок хімічного перетворення субстрату на продукт, яке відбувається разом з ензиматичним перетворенням. Зазвичай вважають, що різниця концентрацій продукту, що утворився в присутності ензиму та за його відсутності (впродовж одного й того ж інтервалу часу), є концентрацією продукту, що утворився безпосередньо в ензиматичній реакції, тобто, що існує адитивність концентрацій продукту реакції в кожний момент часу. У цій статті проаналізовано коли існує адитивність і як правильно враховувати внесок некаталітичного перетворення субстрату під час проведення досліджень ензиматичних реак­цій. Показано, що адитивність концентрацій продукту і початкових швидкостей існує лише в період, коли спостерігається лінійне зростання концентрації продукту в часі. Чим довше перебігає реакція, тим більше порушується адитивність. В умовах рівноваги адитивність рівноважних концентрацій продукту відсутня, проте в умовах детального балансу рівноважна концентрація продукту узагальненої реакції, що включає ензиматичне і хімічне перетворення субстрату, одночасно є також і рівноважною концентрацією продукту ензиматичного перетворення.

Розрахунок супрамолекулярних структур пептидилборонової кислоти (бортезомібу) з антигенами ABO системи крові

А. Д. Кустовська1, С. В. Примаченко1, Ж. М. Мінченко2,
Т. Ф. Любарець2, О. О. Дмитренко2

1Національний авіаційний університет, Київ, Україна;
e-mail: akust@bigmir.net;
2ДУ «Національний науковий центр радіаційної медицини НАМН України», Київ

Отримано: 08 квітня 2019; Затверджено: 17 травня 2019

Пептидилборонові кислоти набули поширення як ефективні препарати для лікування раку. Однак застосування цих препаратів часто супроводжується негативними побічними ефектами, які пов’язані з фенотиповою належністю до системи АВО. Тому визначення ролі фармако-хімічних характеристик антигенів системи АВО та лікувальних засобів (на прикладі бортезомібу) у виборі індивідуалізованих програм терапії хворих на хронічні лімфопроліферативні новоутворення є важливим. Показано доцільність та ефективність застосування бортезомібу в пацієн­тів із плазмоклітинною мієломою залежно від фенотипової належності до системи АВО. Ефективність терапії плазмоклітинної міє­ломи проаналізовано у 104 пацієнтів, які отримували лікування відповідно до клінічних протоколів. Вивчали тривалість ремісії у разі проведення стандартної поліхіміотерапії. Розрахунок енергетичних параметрів та геометрії ймовірних супрамолекулярних структур пептидилборонової (бортезомібу) та борної кислот із антигенами АВО системи крові виконували в пакеті програм HyperChem 8.07. Показано, що здатність антигенів утворювати супрамолекулярні комплекси з бортезомібом змінюється в ряду: В1 >> 01 > А1 відповідає результатам клінічних досліджень. Зроблено припущення, що для пацієнтів із групою крові В побічний процес (взаємодія бортезомібу з вуглеводом антигену) енергетично вигідніше, ніж основний (інгібування протеасоми), а для пацієнтів із групами крові О і А рівновага зміщується в бік основної реакції, що виявляється в терапевтичному ефекті препарату.

Carassius auratus як нова модель для дослідження гіперглікемічних станів

Г. І. Фальфушинська1, О. І. Горин1, Л. Л. Гнатишина1,2, Б. Б. Буяк1,
Н. І. Руснак1, О. О. Федорук1, О. Б. Столяр1

1Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка, Україна;
e-mail: falfushynska@tnpu.edu.ua;
2Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського, Україна

Отримано: 21 серпня  2018; Затверджено: 13 грудня 2018

Метою роботи було створення альтернативної моделі для дослідження гіперглікемічних станів карася (Carassius auratus) та з’ясування можливості використання протеїнів металотіо­неїнів як показників цієї моделі. Вивчали вплив на Carassius auratus трьох концентрацій глюкози: низька (5,55 мМ, НК), середня (55,5 мМ, СК) або висока (111 мМ, ВК) протягом 21 доби. Визначали рівень глюкози крові, стан металотіонеї­нів, показники окисного стресу, фрагментації ДНК в печінці, а також показники еритроцитів, холінестерази в мозку та морфометричні показники. Показано, що під час експерименту в риб збільшувався рівень глюкози в крові (у 3-5 разів), глікозильованого гемоглобіну (HbA1c, тільки за впливу ВК, на 55%), метгемоглобіну (у два рази), оксирадикалів (16-57%) і рівень ТБК-АП (до 57%), частота присутності мікроядер в еритроцитах, фрагментація ДНК у гепатоцитах, індекс маси тіла та гепатосоматичний індекс, а також зменшувалась концентрація металотіонеї­нів (40-74%), холінестеразної активності (~70%), загального гемоглобіну (на 18%) і кількості еритроцитів (тільки за впливу ВК, на 47%). Стабільність лізосомальних мембран зменшувалася у всіх експериментальних групах (~58%). Найпомітніші зміни спостерігалися за впливу високої концентрації глюкози. Побудова класифікаційного дерева (CART аналіз) дозволила виявити набір найвагоміших показників для диференціа­ції груп, до якого належать HbA1c, стабільність лізосомальних мембран та пероксидне окислення ліпідів. Зроблено припущення, що карась може бути зручною моделлю для дослідження діабету і тестування препаратів за глікемічних станів.

Водний екстракт Curcuma longa запобігає змінам біохімічних маркерів серцевих ушкоджень у щурів-альбіносів Із гіперхолестеринемією

I. B. Ekeigwe, I. C. Ikegwuonu, I. K. Uchendu,
C. A. Uchenna, U. C. Okongwu

Department of Medical Laboratory Science, University of Nigeria, Enugu;
email: ikenna.uchendu@unn.edu.ng

Отримано: 01 березня 2019; Затверджено: 17 травня 2019

Коронарний атеросклероз асоціюється з кардіоміопатією в пацієнтів у всьому світі. Рівень серцево-судинних ризиків дуже високий в усьому світі, а лікування серцевих захворювань стає величезним фінансовим тягарем, тому профілактика серцевих захворювань є кращою та ефективною опцією. Метою дослідження було оцінити кардіопротекторну дію водного екстрак­ту Curcuma longa (AECL) в щурів із гіперхолестеринемією. В експерименті використовували 40 щурів, випадковим чином розділених на чотири групи (I, II, III, IV) – по 10 щурів в кожній групі. Група I (нормальний контроль) не отримувала ніякого лікування. Групи II-IV отримували діє­ту з високим вмістом холестеролу (2000 мг/кг, перорально) і високу дозу карбімазолу (60 мг/кг, перорально) один раз на день протягом 8 тижнів для індукції гіперхолестеринемії. Група II служила токсичним (негативним) контролем. Група III (позитивний контроль) отримувала лікування аторвастатином (20 мг/кг, перорально). Група IV (група лікування) отримувала AECL (200 мг/кг) один раз на день протягом 8 тижнів. Біохімічний аналіз проводили стандартними методами. Визначали такі біохімічні показники: параметри ліпідного профілю (загальний холестерол, холестерол ліпопротеїнів високої щільності, тригліцероли) і біомаркери серця (активність креатинкінази, лактатдегідрогенази і аспартат трансамінази). Серця було використано для гістопатологічних досліджень. Показано, що AECL сприяє гіполіпідемії, стабілізує біохімічні маркери серця (P < 0,05 або P < 0,01); захищає волокна серцевих м’язів від ушкоджень. Одержані результати дозволяють припустити, що екстракт Curcuma longa має кардіопротекторний потенціал і може бути використаний для запобігання ушкодження міокарда, спричиненого  гіперхолестеринемією.

Висока доза тіаміну відновлює рівень специфічних астроцитарних протеїнів головного мозку щурів, схильних до хронічного споживання етанолу

О. С. Павлова, А. О. Тихомиров, О. О. Меженська,
С. П. Степаненко, Л. І. Чехівська , Ю. М. Пархоменко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: aspavlova92@gmail.com

Отримано: 23 січня 2019; Затверджено: 17 травня 2019

Довгострокове вживання етанолу спричинює дефіцит незамінної в харчуванні речовини – тіаміну (вітаміну В1), що призводить до структурних та функціональних змін у центральній нервовій системі (ЦНС). У роботі досліджували вплив високої дози тіаміну на рівень гліального фібрилярного кислого протеїну (GFAP) і на активність В1-залежного ензиму тіамінпірофосфокінази (ТПК) в мозку щурів, схильних до хронічного споживання етанолу. Щурів було розділено на три групи: i) контрольна група; ii) щури, які отримували 15%-й розчин етанолу як єдине джерело пиття протягом 9 місяців (група EtOH), iii) щури, які отримували EtOH + перорально тіамін у дозі 2,0 мг/кг за один день до термінації експерименту (n = 4 в кожній групі). Рівень GFAP аналізували в мозочку, корі головного мозку і гіпокампі за допомогою вестерн-блот аналізу та імуногістохімії. Активність ТПК в головному мозку вимірювали з використанням апоензиму дріжджової апопіруватдекарбоксилази (apoPDC). Концентрацію тіаміну в печінці оцінювали тіохромним методом. Показано, що вміст GFAP різко знижувався у всіх досліджених відділах мозку  щурів, які споживали EtOH (приблизно на 60%, P < 0,05) порівняно з контрольними щурами, що вказує на глибоку астрогліальну дисфункцію. Введення тіаміну частково відновлювало рівень GFAP до 80% порівняно з контроль­ним значенням з групи EtOH (P < 0,05). Споживання етанолу знижувало вміст тіаміну в печінці в 3,7 раза і в 1,4 раза активність ТПК в головному мозку експериментальних тварин порівняно з контролем (P < 0,05). Введення тіаміну щурам із групи EtOH значно підвищувало рівень B1 в печінці, однак не мало впливу на активність ТПК в головному мозку. Дані показують, що дефіцит тіаміну відіграє важливу роль у пошкодженні астроглії головного мозку щурів, які споживали етанол, а введення високих доз тіа­міну може бути ефективним варіантом у запобіганні цих наслідків.

Джерела і закономірності синтезу оксиду азоту в клітинах гладенького м’яза матки

Г. В. Данилович, Ю. В. Данилович, Т. В. Богач,
В. Т. Гурська, С. О. Костерін

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua

Отримано: 28 лютого 2019; Затверджено: 17 травня 2019

Доведено, що синтез NO в ізольованих мітохондріях гладенького м’яза матки щурів є залежним від надходження екзогенного Са2+ до мітохондрій (інгібується 1–10 мМ Mg2+ за відсутності АТР, 10 мкМ рутенієвим червоним), пригнічується антагоністами кальмодуліну (0,1–10 мкМ кальмідозоліумом та 1–100 мкМ трифлуоперазином). Він блокується відомим антагоністом конститутивних NO-синтаз NG-нітро-L-аргініном з ефектом полумаксимального інгібування близько 25 мкМ. Помірна дехолестеринізація плазматичної мембрани міоцитів за їх обробки 0,01%-им дигітоніном приводить до зростання синтезу NO клітинами, що свідчить на користь того, що плазмалема є можливим джерелом NO в міоцитах матки.

Роль гепаринзв’язувального домену у внутрішньо­клітинному трафіку sHB-EGF

О. І. Криніна, К. Ю. Манойлов, Д. В. Колибо, С. В. Комісаренко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: olyakrynina@gmail.com

Отримано: 11 липня 2018; Затверджено: 17 травня 2019

Гепаринзв’язувальний EGF-подібний фактор росту (HB-EGF) є представником сімейства епідермальних факторів росту, який є потужним мітогеном та атрактантом. HB-EGF-опосередкована активація EGFR є необхідною для стимуляції експресії генів, міграції та проліферації клітин як за нормальних, так і патогенних фізіологічних процесів. Основна мета цього дослідження полягала у визначенні ролі гепаринзв’язувального домену HB-EGF у процесі формування стабільного рецептор-лігандного комплексу та його подальшої інтерналізації до цитоплазми. Було використано флуоресцентно-мічене рекомбінантне похідне розчинного HB-EGF та його вкорочену форму (sHB-EGFΔ84-106) з делецією гепаринзв’язувального домену. Спочатку, з використанням протокової цитофлуориметрії, було визначено кінетику зв’язування двох форм sHB-EGF до його рецепторів на поверхні клітин. Для дослідження впливу відсутності гепаринзв’язувального домену в структурі HB-EGF на його інтерналізацію проаналізовано процес ендоцитозу EGFP-sHB-EGFΔ84-106 та EGFP-sHB-EGF за допомогою конфокальної мікроскопії. Виявлено, що повнорозмірна форма HB-EGF характеризується меншою інтенсивністю транслокації до цитоплазми порівняно з вкороченою формою sHB-EGF. Таким чином, відмінності у транспортуванні повнорозмірної або вкороченої форми sHB-EGF до клітинної цитоплазми можуть відображати механізми впливу позаклітинного матриксу на прояв біологічної активності sHB-EGF.

р60 є новою ізоформою S6 кінази 1, яка має кіназну активність і відрізняється за способом регуляції від р70 та р85 ізоформ

І. В. Заєць, В. В. Голяр, А. С. Сівченко, В. В. Смялковська, В. В. Філоненко

Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
e-mail: filonenko@imbg.org.ua

Отримано: 13 березня 2019; Затверджено: 17 травня 2019

PI3K/mTORC1 сигнальний шлях залучений до контролю багатьох клітинних функцій, що регулюють фосфорилування одного зі своїх медіаторів – кінази 1 рибосомного протеїну S6 (S6K1). За рахунок альтернативної трансляції загального S6K1 транскрипту може відбуватися продукція трьох ізоформ, зокрема p85-S6K1, p70-S6K1 та p60-S6K1. Каталітична активність S6K1 модулюється мітогенами та ростовими факторами шляхом фосфорилування за трьома критичними сайтами, такими як активаційна петля (Т-loop сайт), мотив повороту (ТМ сайт) та гідрофобний мотив (HM сайт). Обидва компоненти PI3K/mTORC1 шляху, PDK1 та mTORC1, напряму фосфорилюють відповідно Т-loop та HM сайти. Проте більшість досліджень, які спрямовано на вивчення регуляції S6K1, було направлено на p70- та p85-S6K1, у той час як вив­ченню активності і регуляції p60-S6K1 не було приділено уваги. Для того, щоб перевірити чи володіє p60-S6K1 кіназною активністю і регулюється подібно до p70/p85-S6K1, було використано попередньо створені нами клітини p85/p70/p60+HEK-293. Спочатку in vitro кіназний тест підтвердив здатність p60-S6K1 фосфорилувати рибосомний протеїн S6 (rpS6), відомий субстрат S6K1. Далі аналіз фосфорилування p60-S6K1 за різних умов росту клітин показав відсутність фосфорилування p60-S6K1 за PDK1- та mTORC1-регульованими сайтами, проте ця ізоформа була фосфорильована за ТМ сайтом. Нарешті, ми з’ясували, що активність p60-S6K1 є нечутливою до мітогенної стимуляції та обробки клітин потужними інгібіторами PI3K/mTORC1-залежного сигнального шляху рапаміцином за наявності PI3K/mTORC1-незалежного механізму регуляції p60-S6K1 в HEK-293. За результатами дослідження можна припустити, що ізоформа p60-S6K1 виявляє власну кіназну активність, яка регулюється незалежно від PI3K/mTORC1 сигнального шляху в клітинах HEK-293. Більш того, модуляція активності p60-S6K1 через PI3K/mTORC1 сигнальний шлях залежить, ймовірно, від типу клітини, оскільки ізоформа p60-S6K1 підлягає PDK1- та mTORC1-опосередкованому фосфорилуванню в клітинній лінії раку молочної залози MCF-7.