Tag Archives: гладенькі м’язи
Інгібування Сa(2+),Mg(2+)-АТРази плазматичної мембрани каліксаренсульфоніламідинами. Структурно-фунціональні особливості
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.
Гетерогенність чутливості до уабаїну Na(+),K(+)-ATP-ази мікросомних мембран гладеньких м’язів ободової кишки щура
О. А. Капля
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
е-mail: kaplya@biochem.kiev.ua
Для виявлення активності окремих молекулярних форм ензиму, що відрізняються за спорідненістю до серцевих глікозидів, проведено аналіз концентраційної залежності інгібування уабаїном Na+,K+-АТР-азної активності пермеабілізованих мікросом гладеньких м’язів ободової кишки щура згідно з моделлю для двох незалежних центрів зв’язування інгібітора. Виявлено двофазний характер інгібування з помірним вмістом активності високоафінного до уабаїну компонента. Позірна константа інгібування компонента з низькою спорідненістю до інгібітора відповідає величині для Na+,K+-AТР-ази мікросом нирок щура (α1-ізоформа). Обговорюється специфіка ролі α2- та α1-ізоформ каталітичної субодиниці Na+,K+-AТР-ази в забезпеченні електромеханічного спряження гладеньких м’язів ободової кишки.
Вплив катіонів важких металів на АТР-азну активність актоміозинового комплексу та субфрагмента-1 міозину гладенького м’яза матки
Р. Д. Лабинцева, О. М. Бобровська, О. Ю. Чуніхін, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: labyntseva@biochem.kiev.ua
Досліджували вплив двовалентних катіонів – Со2+, Сu2+, Mn2+ та Ni2+ (5 мМ) на активність АТР-ази актоміозинового комплексу та субфрагмента-1 (S1, голівки) міозину міометрія. Показано, що Со2+, Mn2+ та Ni2+ інгібують, а Сu2+ – активує ензиматичну активність як актоміозину, так і S1 міозину.
Іони Mg та Mn суттєво не впливали на інтенсивність емісії асоційованого з актоміозином еозину Y, водночас, за наявності катіонів Сu спостерігали найбільш виражене гасіння емісії зв’язаного флуоресцентного зонду (еозину Y), менш виражене гасіння – у присутності Со2+. У присутності катіонів Mn, Co та Ni середній гідродинамічний діаметр (ГД) актоміозинового комплексу та субфрагмента-1 міозину гладенького м’яза матки суттєво не відрізняється від ГД у присутності Mg2+. За наявності катіонів Сu спостерігається значне (у десятки разів) збільшення розміру протеїнових частинок, що може бути наслідком їхньої агрегації. Одержані результати свідчать про суттєві зміни у структурі та функції актоміозинового комплексу міометрія у присутності катіонів важких металів та дозволяють припустити, що мішенню впливу цих металів на скоротливі протеїни є субфрагмент-1 міозину, в якому локалізовано активний центр АТР-ази та актинзв’язувальні ділянки.
Калікс[4]арен С-956 – ефективний інгібітор Н(+)-Са(2+)-обмінника в мітохондріях гладенького м’яза
Г. В. Данилович1, О. В. Коломієць1, Ю. В. Данилович1, Р. В. Родік2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ
Показано, що калікс[4]арен С-956 виявляв виражений концентраційнозалежний (10–100 мкМ) гальмівний вплив на Н+-Са2+-обмінник внутрішньої мітохондріальної мембрани міоцитів матки щурів (Kі 35,1 ± 7,9 мкМ). Інгібувальний ефект калікс[4]арену С-956 супроводжувався зниженням початкової швидкості V0 та збільшенням величини характеристичного часу τ1/2 ΔрН-індукованого виходу Са2+. Водночас зазначений калікс[4]арен не впливав на енергозалежну акумуляцію Са2+ мітохондріями. Отже, дія калікс[4]арену може бути спрямована на зростання концентрації Са2+ в матриксі мітохондрій. За змінами флуоресценції Са2+-чутливого барвника Fluo-4 в мітохондріях, що відображають транспорт Са2+ з ізольованих органел, запропоновано розрахунок основних кінетичних параметрів транспортного процесу для випадків ненульового стаціонарного рівня. Такий підхід можна застосовувати для кінетичного аналізу експоненціального зниження флуоресцентної відповіді будь-якого зонда за схожих експериментальних умов.
Біосинтез оксиду азоту з L-аргініну. Особливості утворення та функціональна роль NO в мітохондріях
Г. В. Данилович, Т. В. Богач, Ю. В. Данилович
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua
В огляді проаналізовано сучасні дані щодо біохімічних закономірностей біосинтезу оксиду азоту із L-аргініну в клітинах ссавців за нормоксичних умов. Розглянуто структуру та особливості регуляції ізоформ NO-синтази. Акценти зроблено на новітніх уявленнях про компартменталізацію в клітинах окремих ізоформ цього ензиму та можливості спрямованого транспорту оксиду азоту в судинній стінці. Центральне місце в огляді приділено питанням ендогенного утворення NO в мітохондріях та його вірогідному фізіологічному значенню. Подано і власні результати по ідентифікації оксиду азоту в мітохондріях гладенького м’яза матки, біохімічні характеристики цього процесу, обговорено можливу роль NO в регуляції транспорту Са2+ в мітохондріях.
Калікс[4]арен С-90 та його аналоги активують АТР-гідролазну активність субфрагмента-1 міозину міометрія
Р. Д. Лабинцева1, О. В. Бевза1, К. В. Литвин1, М. О. Боровик1,
Р. В. Родік2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: labyntseva@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: vik@ioch.kiev.ua
Багато патологій репродуктивної системи в жінок є наслідком порушення скоротливої функції гладенького м’яза матки (міометрія). У зв’язку з цим виникає потреба в розробленні ефективних методів корекції таких порушень. Міозинова АТРаза перетворює хімічну енергію, депоновану в макроергічних зв’язках АТР, у механічну зі спрямованим рухом і локалізована в каталітичному домені субфрагмента-1 міозину. Показано, що калікс[4]арен С-90 та його структурні аналоги, які функціоналізовані на верхньому вінці макроциклу чотирма або принаймні двома N-фенілсульфонілтрифторацетамідиновими групами, активують гідроліз АТР, каталізований субфрагментом-1 міозину міометрія. Методом комп’ютерного моделювання встановлено, що N-фенілсульфонілтрифторацетамідинові групи калікс[4]арену С-90 взаємодіють з амінокислотними залишками поліпептидного ланцюга субфрагмента-1 міозину, важливими для зв’язування, координації та здійснення процесу гідролізу АТР. Одержані результати у подальшому можуть бути використані в дослідженнях, спрямованих на використання калікс[4]арену С-90 та його аналогів як сполук, здатних ефективно нормалізувати скоротливу гіпофункцію міометрія.
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.
Оксид азоту як регулятор внутрішньоклітинного кальцієвого гомеостазу в міоцитах матки
Ю. В. Данилович
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua
Проаналізовано літературні дані щодо механізмів і регуляції пасивного та активного транспорту Са2+ в міометрії. Особливу увагу приділено cGMP-залежним та незалежним шляхам дії оксиду азоту (NO) або його похідних на внутрішньоклітинний Са2+-гомеостаз гладенького м’яза матки та її скоротливу активність. У порівняльному аспекті наведені відомості стосовно впливу NO на Са2+-транспортувальні системи інших типів гладеньких м’язів. На основі власних експериментальних результатів та даних літератури запропоновано схему дії NO в міометрії, згідно з якою NO або його похідні спричинюють Са2+-залежну поляризацію сарколеми. Як свідчать наші результати, в основі цього ефекту може лежати зростання проникності сарколеми для Са2+ за дії NO або його похідних та стимуляція, принаймні початкова, пасивного транспорту катіона у міоцити крізь дигідропіридинчутливі канали. Додатковими факторами, які сприяють поляризації мембрани, можуть бути посилення транспорту протонів із міоцитів та стимуляція Na+,K+-АТР-ази. Діючи на саркоплазматичний ретикулум, нітрозактивні сполуки посилюють енергозалежне включення кальцію в цей компартмент та пригнічують Са2+-індуковане вивільнення катіона. Останні ефекти здатні забезпечити компенсацію NO-індукованого надходження Са2+ в міоцити та пригнічувати електромеханічне спряження на етапі вивільнення Са2+ з ретикулума. Похідні NO також інгібують ключову ланку запуску контрактильного акту в гладенькому м’язі – формування комплексу Са2+-кальмодулін.
Структурно-функціональні основи міжмолекулярної взаємодії калікс[4]арену С-97 із субфрагментом-1 міозину міометрія
Р. Д. Лабинцева1, А. А. Бевза1, О. В. Бевза1,
С. О. Черенок2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: kinet@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: vik@bpci.kiev.ua
Калікс[4]арен С-97 (зазначено шифр) – це макроциклічна сполука, що має внутрішньомолекулярну високовпорядковану ліпофільну порожнину, утворену чотирма ароматичними кільцями, одне з яких по верхньому вінцю функціоналізовано метиленбісфосфоновою групою. Показано, що ця сполука у концентрації 100 мкМ ефективно інгібує АТР-азну активність субфрагмента-1 міозину міометрія свині; коефіцієнт інгібування І0,5 становить 83 ± 7 мкМ. Водночас, зазначений калікс[4]арен спричинює вірогідне стосовно контролю збільшення ефективного гідродинамічного діаметра субфрагмента-1 міозину, що може свідчити про міжмолекулярне комплексоутворення між каліксареном та голівкою міозину.
Із використанням методів комп’ютерного моделювання (докінг, молекулярна динаміка із залученням грід-технологій) з’ясовані структурні основи міжмолекулярної взаємодії калікс[4]арену С-97 із субфрагментом-1 міозину міометрія та участь гідрофобних, електростатичних та π-π (стекінг) взаємодій між каліксареном і амінокислотними залишками субфрагмента-1 міозину, окремі з яких розташовані поряд з активним центром АТР-ази.
Лауреати премії НАН України імені Олександра Володимировича Палладіна 1991–1992 рр.
В. М. Данилова, Р. П. Виноградова
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: valdan@biochem.kiev.ua
У статті наведено біографічні дані і дані про наукову роботу лауреатів премію ім. О. В. Палладіна НАН України Г. В. Донченка (1991 р.) і С. О. Костеріна (1992 р.) відповідно за монографії «Биохимия убихинона (Q)» і «Транспорт кальция в гладких мышцах», в яких узагальнено результати експериментальних досліджень авторів і дані світової наукової літератури.