Category Archives: Uncategorized
Залежна від ERN1 регуляція експресії генів TMED10, MYL9, SPOCK1, CUL4A і CUL4B в клітинах гліоми лінії U87 за дефіциту глутаміну та глюкози
O. Г. Мінченко*, О. С. Гнатюк, Д. O. Цимбал, Ю. М. Вілецька,
С. В. Даніловський, О. В. Галкін, І. В. Кривдюк, О. В. Рудницька
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: ominchenko@yahoo.com
Отримано: 05 квітня 2020; Затверджено: 25 червня 2020
Як було показано раніше, пригнічення ERN1 (endoplasmic reticulum to nucleus signaling 1) сигнального шляху призводить до уповільнення росту пухлини внаслідок зниження експресії основних про-проліферативних генів та посилення експресії супресорних генів, а також змінює чутливість цих генів до дефіциту глюкози та глутаміну. Однак, виконавчі механізми ERN1 опосередкованого контролю проліферації гліомних клітин залишаються нез’ясованими. Метою дослідження було оцінити вплив дефіциту глюкози та глутаміну на експресію генів, що контролюють пухлинний ріст у клітинах гліоми U87. Нами вивчено вплив дефіциту глюкози та глутаміну на рівень експресії залучених до контролю пухлинного росту генів, що кодують TMED10 (transmembrane p24 trafficking protein 10), MYL9 (myosin, light chain 9, regulatory), SPOCK1 (sparc/osteonectin, cwcv and kazal-like domains proteoglycan 1), CUL4A (cullin 4A) та CUL4B в клітинах гліоми лінії U87 у контролі та за нокдауну ERN1. Показано, що за дефіциту глюкози спостерігалось значне підвищення рівня експресії генів MYL9, SPOCK1 та CUL4B в контрольних клітинах гліоми. Нокдаун ERN1 модифікував чутливість до дефіциту глюкози всіх досліджених генів за винятком гена TMED10. В умовах дефіциту глутаміну експресія генів MYL9, CUL4A та CUL4B в контрольних клітинах гліоми посилювалась. У клітинах гліоми з пригніченим ERN1 чутливість експресії генів MYL9, TMED10 та CUL4B до дефіциту глутаміну була істотно зміненою, тоді як експресія генів CUL4A та SPOCK1 не залежала від пригнічення ERN1. Результати роботи продемонстрували, що за дефіциту глюкози і глутаміну експресія більшості досліджених генів специфічно порушується і що пригнічення ERN1 сигналювання за таких умов модифікує їх експресію. Виявлені за дефіциту глюкози та глутаміну зміни у профілі експресії досліджуваних генів можуть відігравати роль у зниженні проліферації клітин гліоми з пригніченим ERN1.
Вплив кріопротекторів на включення амінокислот в загальні протеїни в клітинах лімфоїдних органів і печінки експериментальних тварин
О. К. Гулевський*, Ю. С. Ахатова, А. Ю. Нікольченко
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків;
*e-mail: profgulevskyy@gmail.com
Отримано: 07 липня 2019; Затверджено: 25 червня 2020
Досліджено вплив проникних (гліцерин, ДМСО) і слабопроникних (ПЕГ-400) кріопротекторів на включення мічених амінокислот у синтезовані de novo протеїни в клітинах тимуса, лімфатичних вузлів, селезінки та в безклітинному екстракті печінки миші. Встановлено, що кріопротектори в діапазоні концентрацій, за яких спостерігається кріозахисний ефект, вірогідно пригнічують синтез протеїнів у досліджуваних клітинах. Найефективнішу пригнічувальну дію чинив полімерний кріопротектор ПЕГ-400. Виразніше пригнічення синтезу протеїнів кріопротектори спричиняли на клітинному рівні, що, очевидно, пов’язано з їх впливом на систему транспорту амінокислот. Визначено, що інгібувальна дія кріопротекторів на біосинтетичний апарат клітин є Mg2+-залежною та оборотною.
Вплив L-карнітину на експресію генів AMPK, APPL1 і PPARγ в печінці та рівень адипонектину і HOMA-IR у сироватці щурів із діабетом 2-го типу, індукованим стрептозотоцином та нікотинамідом
B. Shahouzehi1,2, H. Fallah3, Y. Masoumi-Ardakani4*
1Student Research Committee, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
2Cardiovascular Research Center, Institute of Basic and Clinical Physiology Sciences, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
3Department of Biochemistry, Afzalipour School of Medicine, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
4Physiology Research Center, Institute of Basic and Clinical Physiology Sciences, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran;
*e-mail: ymab125@gmail.com
Отримано: 18 січня 2020; Затверджено: 25 червня 2020
Цукровий діабет – хронічне захворювання – найважливіша проблема охорони громадського здоров’я в усьому світі. L-карнітин в організмі синтезується в печінці та сприяє окисленню жирних кислот. Сьогодні його використовують як добавку за боротьби із зайвою вагою. Рівень карнітину знижується у хворих на цукровий діабет. Низкою досліджень показано позитивний ефект карнітину за діабету. Але механізм цього ефекту до кінця не вивчений. Отже, нами вивчено вплив перорального введення L-карнітину на експресію AMPK та PPARγ у печінці і рівень адипонектину та інсуліну в сироватці крові діабетичних щурів. Випадковим чином щурів було розділено на три групи (n = 8): група 1 – контрольна група, тварини не отримували жодних препаратів; група 2 – діабетичний контроль, тваринам вводили в/ч ін’єкцією стрептозотоцин (45 мг/кг) та нікотинамід (200 мг/кг); група 3 – діабетичні щури, які отримували карнітин 600 мг/кг/добу перорально протягом 35 днів. Застосування L-карнітину дозволило знизити рівень глюкози натще порівняно з контрольною і діабетичною групами (P = 0,001, P = 0,0001 відповідно). Рівень інсуліну в діабетичній групі значно знизився порівняно з контрольною групою. За застосування L-карнітину спостерігали підвищення рівня адипонектину в порівнянні зі щурами групи діабетичного контролю (P = 0,0001). Індекс інсулінорезистентності (HOMA-IR) істотно збільшився в діабетичній групі та зменшився в групі, яка отримувала перорально L-карнітин. L-карнітин виявляв сприятливий ефект на щурів із діабетом 2-го типу завдяки підвищенню регуляції експресії AMPK, PPARγ та APPL1 генів, а також підвищенню рівня адипонектину в сироватці крові, що має інсулінсенсибілізаційний ефект.
Перспективні антипроліферативні агенти на основі 5-аміно-1-арил-1Н-1,2,3-триазолів
Н. Т. Походило1*, О. Я. Шийка1, Н. С. Фінюк2, Р. С. Стойка2
1Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна;
2Iнститут біології клітини НАН України, Львів;
*e-mail: pokhodylo@gmail.com; stoika@cellbiol.lviv.ua
Отримано: 09 січня 2020; Затверджено: 25 червня 2020
Розробка нових ефективних лікарських препаратів з послабленою побічною дією та визначеними хімічними властивостями потребує систематичного скринінгу нових сполук та визначення біоактивного скафолду для подальшої структурної оптимізації. Синтезовані нові похідні 4-гетарил-5-аміно-1-арил-1Н-1,2,3-триазолів та 3Н-[1,2,3]триазоло[4,5-b]піридинів протестовано на протиракову активність на 60 клітинних лініях NCI60 в межах 9 типів раку. Виявлено селективний вплив (5-аміно-1Н-1,2,3-триазол-4-іл)хіназолін-4(3Н)-онів: 2-(5-аміно-1-(4-хлорофеніл)-1Н-1,2,3-триазол-4-іл)хіназолін-4(3Н)-ону і 2-(5-аміно-1-феніл-1Н-1,2,3-триазол-4-іл)-6-бромхіназолін-4(3Н)-ону на клітини OVCAR-4 раку яєчника з GP = -4,08 та 6,63% відповідно. Виявлено, що 5,7-діаміно-3-(3-(трифторметил)феніл)-3Н-[1,2,3]триазоло[4,5-b]піридин-6-карбонітрил мав значну активність щодо клітин EKVX раку легенів (GP = 29,14%). Встановлено, що сполуки були менш токсичними, ніж доксорубіцин щодо непухлинних клітин HEK293 нирки ембріона людини. Такі результати є важливими для отримання більш селективних і активних протипухлинних засобів на основі 5-аміно-1-арил-1Н-1,2,3-триазолів та їх конденсованих поліциклічних похідних.
Кінетика взаємодії між поліреактивними імуноглобулінами та антигеном
C. A. Бобровник1*, О. В. Оглобля2, М. О. Демченко1, С. В. Комісаренко1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2ННЦ «Інститут біології та медицини», Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна;
*e-mail: s-bobrov@ukr.net
Отримано: 28 січня 2020; Затверджено: 25 червня 2020
За різних температур одержано низку кривих кінетики зв’язувания поліреактивних імуноглобулінів (ПРІГ) із іммобілізованим на імунологічних платах овальбуміном. Аналіз цих кривих дозволив зробити висновок про правильність запропонованої нами раніше моделі взаємодії ПРІГ із антигенами, яка включає активацію ПРІГ (тобто експозицію гідрофобних участків на поверхні ПРІГ), після чого відбувається або зв’язування ПРІГ з антигеном або втрата активності молекули ПРІГ. Розроблено метод оцінки констант швидкості цього процесу з використанням кінетичних кривих зв’язування ПРІГ з антигеном. Виявлено, що зв’язування активованих молекул ПРІГ з іммобілізованим антигеном не залежить від температури. У той самий час константа швидкості процесу активації ПРІГ залежить від температури набагато більше, ніж константа швидкості процесу інактивації. Одержані значення залежності констант швидкості від температури дозволяють дійти висновку, що при 37°С частина активованих молекул ПРІГ у 15 разів вища, ніж при 0°С.
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.
До 70-річчя академіка НАН України С. О. Костеріна
Сергій Олексійович Костерін – відомий біохімік та біофізик, академік НАН України, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки. Наукові інтереси проф. С. О. Костеріна охоплюють широке коло актуальних проблем біохімії, біофізичної хімії, біофізики та молекулярної фізіології, зокрема, у галузі ензимології, біомембранології, внутрішньоклітинного кальцієвого гомеостазу, електро- і фармакомеханічного спряження в міоцитах, а також кінетики та енергетики біохімічних процесів. Багато зусиль Сергій Олексійович прикладає для розробки нових методів кінетичного аналізу складних біохімічних та біофізичних явищ, таких як ензиматичний каталіз, мембранний транспорт речовин, ліганд–рецепторна взаємодія, внутрішньоклітинна кальцієва сигналізація, скорочення–розслаблення м’язів тощо. В галузі теоретичної біофізики разом із колегами розбудував математичну модель внутрішньо-клітинного кальцієвого гомеостазу в гладеньких м’язах; здійснив аналіз термодинамічних закономірностей, властивих для системи «ензим –субстрат – оборотний ефектор»; запропонував універсальний метод “ratio” для вивчення механізму дії оборотного інгібітора в системі «ензим/транспортний протеїн -субстрат/речовина, що транспортується – оборотний інгібітор»; розвинув термодинамічну теорію формування потенціалу Гіббса-Доннана в системі «мембранні везикули – середовище розведення». Своє славне 70-річчя Сергій Олексійович зустрічає у повному розквіті сил і з грандіозними задумами і планами.
Стоячи на плечах гігантів: Джеймс Уотсон, Френсіс Крік, Моріс Вілкінс, Розалінд Франклін і народження молекулярної біології
Т. В. Данилова1*, С. В. Комісаренко2
1Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ;
*e-mail: danilova_tv@ukr.net;
2Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: svk@biochem.kiev.ua
Отримано: 14 квітня 2020; Затверджено: 15 травня 2020
У ХХ столітті молекула ДНК стала тим особливим магнітом, який привертав увагу представників різних наук. Відомі дослідники змагалися між собою аби встановити структуру ДНК та пояснити механізми, які можуть визначати нашу спадковість, а відтак – і нашу «вроджену долю». Серед них були американський хімік і біохімік Лайнус Полінг, британський фізик і молекулярний біолог Моріс Вілкінс, британський хімік, біофізик і кристалограф Розалінд Франклін, американський генетик, молекулярний біолог і зоолог Джеймс Уотсон, британський фізик, молекулярний біолог і нейробіолог Френсіс Крік. Вони шукали наукове пояснення загадки життя, яка криється в ДНК. Точний опис подвійної спіральної структури ДНК належить Джеймсу Уотсону та Френсісу Кріку, хоча відсутні фрагменти цієї головоломки були ними «запозичені» у Розалінд Франклін, яка, на жаль, не отримала належного визнання за цю свою наукову роботу. На відміну від неї, Френсіс Крік, Джеймс Уотсон та Моріс Вілкінс були удостоєні Нобелівської премії з фізіології або медицини 1962 р. «за відкриття щодо молекулярної структури нуклеїнових кислот та їх значення для передачі інформації в живому матеріалі». Але якою б не була історія ДНК, вона свідчить про те, що всі великі наукові відкриття виникають не на порожньому місці: велика кількість людей сприяє розвиткові науки, і буквально кожен дослідник стоїть на плечах «гігантів»-попередників, а сама ідея «витає в повітрі». Що ж до розшифровки структури ДНК в 1953 р., можна стверджувати, що вона стала одним з поворотних моментів в історії біології. Це фундаментальне відкриття змінило та надало нашому життю багато нових аспектів. Воно поклало початок бурхливому розвитку генетики та молекулярної біології, який триває і в наші дні, а подвійна спіраль ДНК стала символом науки про життя.
Внесок лауреатів нобелівської премії в дослідження структури протеїнів: Дж. Самнер, Дж. Нортроп, У. Стенлі, Л. Полінг, Ф. Сенгер, М. Перуц, Дж. Кендрю
В. М. Данилова, Р. П. Виноградова, С. В. Комісаренко
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України
e-mail: valdan@biochem.kiev.ua
Отримано: 11 березня 2020; Затверджено: 15 травня 2020
Друга половина ХХ століття ознаменувалася епохальними відкриттями в галузі хімії та біохімії протеїнів, зокрема у встановленні структури протеїнів. Нобелівські лауреати з хімії за 1946 р. Джеймс Самнер, Джон Нортроп і Венделл Стенлі першими виділили у чистому кристалічному стані окремі ензими і віруси і довели їхню протеїнову природу, зробивши тим самим неоціненний науковий внесок у розвиток таких важливих біологічних дисциплін, як біохімія, особливо ензимологія, вірусологія та молекулярна біологія. Величезний внесок у з’ясування хімічних зв’язків, завдяки яким утворюється вторинна структура та інші рівні організації протеїнів, зробив видатний хімік ХХ ст. кристалограф, американський вчений Лайнус Полінг. Він одержав Нобелівську премію з хімії в 1954 р. «за дослідження природи хімічного зв’язку і його використання для встановлення структури складних сполук». Біохіміки його добре знають як автора вторинної будови протеїнів – α-спіралі і β-структури. А Фредерік Сенгер – двічі лауреат Нобелівської премії (1958 і 1980 рр.) був першим серед дослідників, хто визначив первинну амінокислотну послідовність протеїну, зокрема двох поліпептидних ланцюгів А та В інсуліну. Ф. Сенгер довів, що впорядкованість структури протеїну має аналогію з послідовністю генів у ДНК, і тому вона має бути підпорядкована таким самим закономірностям. Складне питання, яким чином протеїнова молекула розміщується в просторі, змогли вирішити англійські біохіміки Макс Ф. Перуц (Перутц) і Джон К. Кендрю, які рентгеноструктурним методом встановили будову протеїнів – гемоглобіну і міоглобіну – в просторі і яким в 1962 р. було присуджено Нобелівську премію з хімії «за дослідження структури глобулярних протеїнів».
Таутомерна гіпотеза: бути чи не бути? Квантово-механічний вердикт
О. О. Броварець*, Д. М. Говорун
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
*e-mail: o.o.brovarets@imbg.org.ua
Отримано: 07 квітня 2020; Затверджено: 15 травня 2020
Ця стаття є критичним коментарем роботи «Soler-Polo, D., Mendieta-Moreno, J.I., Trabada, D.G., Mendieta, J., Ortega, J. Proton Transfer in Guanine-Cytosine Base Pairs in B-DNA. J. Chem. Theory Comput. 2019, 15, 12, 6984-6991». У ньому викладено міркування щодо можливості таутомеризації Уотсон-Криківської пари основ G-C в ДНК відповідно до механізму Льовдіна, а відтак і до спричинення спонтанних точкових мутацій. На основі всебічного аналізу автори дійшли висновку, що запропонований механізм є неможливим.