Tag Archives: мітохондрії
Ефекти α-токоферолу і його аналогів на запрограмовану загибель тимоцитів щурів, індуковану інгібіторами клітинних протеїнкіназ
Г. В. Петрова, Н. В. Делеменчук, Г. В. Донченко
Інститут біохімії їм О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-maіl: petrova@bіochem.kіev.ua
Встановлено, що α-токоферол (α-ТФ) виявляє цитопротекторну дію за індукції апоптозу тимоцитів щурів інгібіторами внутрішньоклітинних протеїнкіназ – стауроспорином і форболовим ефіром у високій концентрації, а також некрозу клітин, спричиненого сфінгозином. Ефект α-ТФ на загибель тимоцитів, яка зумовлена інгібітором протеїнфосфатази типу 2А – окадаєвою кислотою – набагато менш виражений. Одержані дані свідчать про те, що відома здатність α-ТФ до інгібування ПКС і активації протеїнфосфатази типу 2А не є основним механізмом його цитопротекторної дії. Часткове відтворення ефектів α-ТФ його аналогом α-токоферилацетатом, нездатним вступати в окисно-відновлювані реакції, і відсутність впливу на досліджувані процеси антиоксиданту N-ацетил-L-цистеїну у цьому разі не підтверджують антиоксидантний механізм дії α-ТФ. Інгібування α-ТФ-м виходу до цитозолю клітин цитохрому с свідчить про реалізацію його цитопротекторної дії на рівні мітохондріальних мембран. Припускається існування універсального механізму цитопротекторної дії α-ТФ, який не залежить від природи апоптогенів та реалізується на загальному для більшості з них етапі індукції загибелі клітин. Як такий запропоновано попередження дисфункції мітохондрій шляхом стабілізації мембран мітохондрій і зниження їх пермеабілізації за дії α-ТФ.
Зміни поляризації плазматичної та внутрішньої мітохондріальної мембран клітин міометрія за дії каліксаренів – інгібіторів Na(+), K(+)-АТР-ази плазматичної мембрани
Г. В. Данилович1, Ю. В. Данилович1, О. В. Коломієць1,
С. О. Костерін1, Р. В. Родік2, С. О. Черенок2, В. І. Кальченко2,
О. Ю. Чуніхін1, В. Ф. Горчев1, С. О. Карахім1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua;
vik@bpci.kiev.ua
Досліджено вплив супрамолекулярних макроциклічних сполук – калікс[4]аренів С-97, С-99, С-107 – уабаїноподібних високоафінних інгібіторів Na+, K+-АТР-ази – на рівень поляризації плазматичної та мітохондріальної мембран гладеньком’язових клітин матки щурів. Вивчено дію цих сполук на характеристичні розміри міоцитів.
Із використанням лазерної конфокальної мікроскопії та специфічного щодо мітохондрій барвника MitoTracker Orange CM-H2TMRos доведено, що потенціалчутливий флуоресцентний зонд DiOC6(3) взаємодіє із мітохондріями в умовах штучного колапса потенціалу на плазматичній мембрані, спричиненого передінкубацією міоцитів з уабаїном (1 мМ).
Експериментами за допомогою методу протокової цитофлуориметрії та DiOC6(3) з’ясовано, що каліксарени С-97, С-99 та С-107 у концентраціях 50–100 нМ, які відповідають уявним константам інгібування натрієвої помпи сарколеми гладенького м’яза, зумовлюють деполяризацію плазматичної мембрани (на рівні 30% відносно контрольних значень) в умовах штучного колапсу мітохондріального потенціалу в разі передінкубації міоцитів у присутності 5 мМ азиду натрію.
В умовах штучної деполяризації сарколеми уабаїном каліксарени С-97, С-99 та С-107 у концентрації 100 нМ зумовлюють транзієнтне зростання мембранного потенціалу мітохондрій, яке сягає 40% від контрольного рівня і триває близько 5 хв. Одержані результати підтверджено даними лазерної конфокальної мікроскопії, згідно з якими С-99 та С-107 спричинюють істотне зростання флуоресценції навантажених DiOC6(3) міоцитів, передінкубованих з уабаїном.
За допомогою методу фотонної кореляційної спектроскопії доведено, що С-99 та С-107 спричинюють зростання характеристичних розмірів міоцитів.
Ендоплазматично-мітохондріальна Са(2+)-функціональна одиниця: залежність дихання секреторних клітин від активності ріанодин- та ІФ(3)-чутливих Са(2+)-каналів
О. Ю. Великопольська, Б. О. Манько, В. В. Манько
Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна;
e-mail: vvmanko@franko.lviv.ua
Досліджено залежність функціонування мітохондрій від активності каналів вивільнення Са2+ з використанням полярографічної реєстрації утилізації O2 (за допомогою кисневого електрода Кларка) суспензією слинних залоз личинки Chironomus plumosus L. (комара-дергуна, або дзвінця). Щоб забезпечити проникнення екзогенних субстратів дихального ланцюга, клітини піддавали АТP-пермеабілізації. Встановлено, що сама по собі активація P2X-рецепторів (як і P2Y-рецепторів) плазматичної мембрани екзогенним АТP чи АDP не змінює ендогенного дихання суспензії слинних залоз. Тобто на функціональну активність мітохондрій не впливає надходження Са2+ із позаклітинного середовища, хоча самі мітохондрії розміщені вздовж базальної частини плазматичної мембрани. Активація ріанодинчутливих Са2+-каналів інтенсифікує ендогенне і стимульоване сумішшю пірувату і малату дихання, але не сукцинатстимульоване дихання. Ні активація ІФ3-чутливих Са2+-каналів (опосередковано через активацію P2Y-рецепторів), ні їх інгібування не змінюють ендогенного дихання. Проте інгібування ІФ3-чутливих Са2+-каналів за допомогою 2-аміноетоксифенілборату інтенсифікує сукцинатстимульоване дихання. Наведені факти свідчать, що вивільнений із внутрішньоклітинного депо через канали Са2+ змінює функціональну активність мітохондрій, і беззастережно підтверджують наявність ендоплазматично-мітохондріальної Ca2+-функціональної одиниці в секреторних клітинах слинних залоз личинки дзвінця. У стані спокою ендоплазматично-мітохондріальної Ca2+-функціональної одиниці спостерігається спонтанна активність ІФ3-чутливих Са2+-каналів ендоплазматичного ретикулума, вивільнюваний ними Са2+ акумулюється уніпортером у мітохондріях і модулює окисні процеси. Активація ріанодинчутливих Са2+-каналів спричиняє перехід ендоплазматично-мітохондріальної Са2+-функціональної одиниці у стан активності, необхідний для інтенсифікації клітинного дихання та окисного фосфорилювання. Передбачається, що перехід ендоплазматично-мітохондріальної Са2+-функціональної одиниці у стан інактивації (пригнічення каналів вивільнення Са2+ за надмірної його концентрації в цитозолі) обмежує тривалість процесів трансдукції сигналу в часі, має захисний характер і перешкоджає розвитку апоптичних процесів у клітинах.
Нікотинові ацетилхолінові рецептори: специфічні антитіла і функції в гуморальному імунітеті
М. В. Скок, Л. М. Коваль, О. Ю. Лихмус,
О. М. Калашник, Г. Л. Гергалова, С. В. Комісаренко
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: skok@biochem.kiev.ua
Нікотинові ацетилхолінові рецептори (нАХР) – це лігандзалежні іонні канали, спочатку відкриті у м’язах та нейронах і у подальшому винайдені в багатьох незбудливих клітинах. В огляді підсумовано результати досліджень, які було проведено у відділі молекулярної імунології протягом останніх десяти років, що стосуються будови і функцій нАХР у В-лімфоцитах і мітохондріях, а також ролі нАХР-специфічних антитіл у розвитку нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера.
Вплив іонізуючого випромінювання низької потужності на стан ланцюга переносу електронів мітохондрій ентероцитів тонкої кишки щурів
Л. В. Грубська1, В. М. Войціцький2, С. В. Хижняк3
1Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ;
2Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ;
3Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна;
е-mail: hsv@univ.kiev.ua
Досліджено вплив іонізуючого випромінювання низької потужності поглиненої дози (55 мГр/хв) через 1, 12 та 24 год після опромінення в дозах 0,1, 0,5 та 1,0 Гр на стан ланцюга переносу електронів мітохондрій слизової оболонки тонкої кишки щурів. За результатами аналізу показників швидкості поглинання кисню встановлено роз’єднання процесів спряження окислення та фосфорилювання, зниження швидкості фосфорилювання та пригнічення АТР-гідролазних реакцій в мітохондріях залежно від дози опромінення та терміну після дії опромінення. Вказано на особливості у функціонуванні різних ділянок спряження окислення та фосфорилювання електронно-транспортувального ланцюга мітохондрій.
Активність NAD•H-генеруючих ензимів та вміст цитохромів у мітохондріях печінки та міокарда щурів за експериментального гіпобіозу
С. Д. Мельничук, С. В. Хижняк, В. С. Морозова, В. М. Войціцький
Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ;
e-mail: director@quality.ua
Виявлено особливості модифікації структурно-функціонального стану внутрішньої мембрани мітохондрій печінки та міокарда щурів за експериментального гіпобіозу з використанням гіпокси-гіперкапнічних газових середовищ за зниження температури тіла. Під час експериментального гіпобіозу знижується активність NADH-генеруючих ензимів циклу Кребса мітохондрій печінки. Зміна активності ензимів та вмісту цитохромів внутрішньої мембрани мітохондрій печінки свідчить про зниження окислювальної активності дихального ланцюга, що може лімітуватись на термінальній (цитохром с-оксидазній) ділянці та призводити до зниження (в середньому на 49%) Н+-АТPазної активності мітохондрій. Для міокарда щурів за гіпобіозу встановлено зростання (в середньому на 65%) сукцинат-КоQ-оксидоредуктазної активності, що обумовлює підтримку функціональної активності дихального ланцюга, враховуючи наближену до контролю величину цитохром с-оксидазної та Н+-АТРазої активності мітохондрій. Структурні перебудови внутрішньої мембрани мітохондрій печінки та міокарда в умовах експерименту супроводжуються підвищенням гідрофобності в оточенні триптофанілів та внутрішньомолекулярними конформаційними перебудовами протеїнових молекул.
Вивчення акумуляції Са(2+) в ізольованих мітохондріях гладенького м’яза за допомогою зонда Fluo-4 AM
О. В. Коломієць, Ю. В. Данилович, Г. В. Данилович, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua
Доведено можливість застосування Са2+-чутливого флуоресцентного зонда Fluo-4 AM і методу спектрофлуориметрії для дослідження енергозалежної акумуляції Са2+ мітохондріями гладенького м’яза матки. Встановлено, що у присутності препарату мітохондрій флуоресцентна відповідь барвника істотно зростає у часі і прямо залежить від концентрації Са2+ в середовищі. Отже, за цих умов утворюється активна деестерифікована форма зонда, яка виявляє чутливість до Са2+. Показано, що акумуляція Са2+ мітохондріями у присутності Mg-АТР та сукцинату залежить від концентрації екзогенного Са2+ і характеризується насиченням за субстратом переносу. Уявна константа активації процесу накопичення Са2+ складає 53,9 ± 6,9 мкМ, що відповідає фізіологічній концентрації катіона в клітині поблизу мітохондрій. Транзитне додавання до середовища інкубації Са2+-іонофору А23187 спричинює швидке вивільнення іонізованого катіона з мітохондрій. В умовах дисипації градієнта протонів на внутрішній мембрані мітохондрій протонофором СССР, а також у разі пригнічення генерації цього градієнта олігоміцином та у присутності інгібітора систем Са2+-акумуляції мітохондрій рутенієвого червоного, накопичення катіона істотно знижується. Одержані результати вказують на перспективність використання Fluo-4 АМ для вивчення властивостей системи акумуляції Са2+ в ізольованих мітохондріях міометрія.
Вплив аміксину та агматину на вивільнення цитохрому с з ізольованих мітохондрій
К. Р. Успенська, Г. Л. Гергалова, О. Ю. Лихмус, М. В. Скок
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: kate.uspenska@gmail.com
Нікотинові ацетилхолінові рецептори (нАХР) мітохондрій контролюють утворення пори перехідної провідності і вивільнення цитохрому с за дії апоптогенних чинників. У цій роботі показано, що фармакологічні препарати аміксин і агматин, які, поряд з іншими властивостями, здатні впливати на функціонування нАХР, пригнічують вивільнення цитохрому с ізольованими мітохондріями мозку і печінки мишей за дії апоптогенної дози Са2+ і запобігають дії агоніста α7 субтипу нАХР PNU282987. Дійшли висновку про те, що мітохондрії можуть бути однією із терапевтичних мішеней аміксину і агматину.
Транспортування іонів Са в мітохондріях гладеньких м’язів
Л. Г. Бабіч, С. Г. Шликов, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: babich@biochem.kiev.ua
Мета огляду – аналіз даних літератури та власних результатів стосовно властивостей Са2+-транспортувальних систем мітохондрій та шляхів їх регуляції. До основних систем, що забезпечують накопичення Са2+ в матриксі, відносять мітохондріальний уніпортер, систему швидкого захоплення катіона (RaM) та ріанодинчутливі Са2+-канали (RyR). Вихід Са2+ з мітохондрій забезпечується Na+-залежними та Na+-незалежними Са2+-обмінниками. Пора транзієнтної проникності також може функціонувати як система виходу Са2+. Накопичення іонів Са в матриксі мітохондрій супроводжується збільшенням поляризації внутрішньої мембрани, зростанням швидкості синтезу АТР та транспортування метаболітів. Дисипація мембранного потенціалу мітохондрій має гальмувати надходження Са2+ до матриксу. Встановлені нами деполяризувальний ефект антагоністів кальмодуліну та гіперполяризувальний ефект калікс[4]аренів С-136 і С-137 на мітохондрії міометрія можуть мати застосування за необхідності корекції величини мембранного потенціалу мітохондрій.
Експериментальне обґрунтування моделі пермеабілізованих гепатоцитів для дослідження дихання мітохондрій in situ
В. М. Мерлавський, Б. О. Манько, О. В. Іккерт, В. В. Манько
Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна
e-mail: vvmanko@lnu.edu.ua
Для експериментального обґрунтування моделі пермеабілізованих гепатоцитів щурів оцінювали ступінь пермеабілізації клітин, використовуючи трипановий тест та їхню швидкість дихання, яку визначали полярографічним методом за окислення ендогенних субстратів – сукцинату (0,35 мМ) та α-кетоглутарату (1 мМ). Окисне фосфорилювання стимулювали ADP (750 мкМ). Ступінь пермеабілізації гепатоцитів дигітоніном залежить як від його концентрації у середовищі, так і кількості клітин у суспензії. За 0,9–1,7 млн. клітин в одному мл суспензії повна пермеабілізація відбувалась за концентрації 25 мкг/мл дигітоніну, за 2,0–3,0 млн. клітин – 50 мкг/мл дигітоніну, а за 4,0–5,6 млн. клітин – 100 мкг/мл дигітоніну. Отже, чим більша густина суспензії клітин, тим більшою має бути концентрація дигітоніну. Обробка гепатоцитів дигітоніном знижувала швидкість ендогенного дихання, яка досягала мінімуму теж за 20–22 мкг дигітоніну на один млн. клітин. Додавання до пермеабілізованих гепатоцитів α-кетоглутарату підтримувало показники дихання на стабільному рівні, вищому за рівень ендогенного дихання за відповідної концентрації дигітоніну, але не інтактних клітин. За одночасного внесення α-кетоглутарату й ADP швидкість дихання пермеабілізованих гепатоцитів збільшувалась до рівня ендогенного дихання інтактних клітин незалежно від концентрації дигітоніну. Внесення у комірку лише сукцинату та особливо сукцинату за наявності ADP значно активувало дихання пермеабілізованих гепатоцитів, яке перевищувало рівень ендогенного дихання інтактних клітин. Залежність швидкості сукцинатстимульованого дихання від концентрації дигітоніну досягала максимуму за 20–22 мкг дигітоніну у розрахунку на один млн. клітин. Передбачається, що оптимальне співвідношення між кількістю дигітоніну і кількістю клітин у суспензії для різних тканин відрізняється.