Tag Archives: калікс[4]арени
Інгібування Nа(+),K(+)-АТРази та активація міозинової АТРази калікс[4]ареном С-107 стимулює тонічну складову скоротливої активності ізольованих гладеньких м’язів
Т. О. Векліч1, Р. Д. Лабинцева1, О. А. Шкрабак1, О. В. Цимбалюк2,
Р. В. Родік3, В. І. Кальченко3, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Інститут високих технологій, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна;
3Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: veklich@biochem.kiev.ua; otsymbal@bigmir.net; manli@ioch.kiev.ua
Отримано: 04 липня 2019; Затверджено: 29 листопада 2019
Метою дослідження було показати, що синтетична сполука калікс[4]арен С-107 виявляє кілька унікальних біохімічних та фізіологічних ефектів на гладенькі м’язи і є перспективною для медичного застосування. Зокрема, цей калікс[4]арен є ефективним інгібітором Nа+,K+-АТРази міометрія (І50 = 54 ± 6 нМ), селективним відносно інших АТР-гідролаз плазматичної мембрани та одночасно активатором ензиматичної активності міозинової АТРази гладеньких м’язів (А50 = 9,6 ± 0,7 мкМ). Такі реципрокні біохімічні ефекти спрямовані на одну фізіологічну відповідь, а саме стимулювання скоротливої активності гладеньких м’язів, що було продемонстровано на різних ізольованих гладеньких м’язах тензометричним методом. А саме: калікс[4]арен С-107 стимулює підвищення тонічної складової спричинених окситоцином скорочень міометрія, а також зумовлених гіперкалієвим розчином та ацетилхоліном скорочень м’яза caecum товстого кишечника, та утримання цього підвищеного тонусу тривалий час. Отже, калікс[4]арен С-107 є перспективною речовиною для посилення базального тонусу та/або активації скорочувальної активності гладеньком’язових органів у разі їхніх гіпотонічних дисфункційних порушень.
Калікс[4]арен С-956 селективно інгібує Са(2+),Mg(2+)-АТРазу плазматичної мембрани клітин міометрія
Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, Ю. В. Ніконішина1, Р. В. Родік2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: veklich@biochem.kiev.ua; manli@ioch.kiev.ua
Із використанням методів ензиматичного та кінетичного аналізу продемонстровано, що калікс[4]арен С-956 (5,11,17,23-тетра(трифтор)метил-(феніл-сульфоніліміно)метиламіно-25,27-діоктилокси-26,28-дипропоксикалікс[4]арен) у концентрації 100 мкМ чинив найбільшу інгібіторну дію на Са2+,Mg2+-АТРазну активність плазматичної мембрани порівняно з іншими аналогами цього калікс[4]арену і не впливав на питому активність інших мембранних АТРаз. За допомогою конфокальної мікроскопії з використанням кальційчутливого флуоресцентного зонда fluo-4 показано, що внесення калікс[4]арену С-956 до іммобілізованих міоцитів матки зумовлює зростання рівня внутрішньоклітинної концентрації Са2+. Аналіз впливу калікс[4]арену С-956 на ефективний гідродинамічний діаметр міоцитів міометрія продемонстрував, що додавання розчину цієї сполуки до суспензії міоцитів зменшує вказаний показник на 45,5 ± 9,4% подібно до дії утеротоніка окситоцину.
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.
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.
Інгібіторний вплив калікс[4]арену С-90 на ензиматичну активність транспортних Са(2+),Mg(2+)-АТРаз плазматичної мембрани та саркоплазматичного ретикулума міометрія
Т. О. Векліч
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: veklich@biochem.kiev.ua
В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран та клітинах міометрія, оброблених 0,1%-им розчином дигітоніну, показано, що калікс[4]арен С-90 (5,11,17,23-тетра(трифтор)метил(фенілсульфоніліміно)метиламіно-25,26,27,28-тетрапропокси-калікс[4]арен) ефективніше інгібує ензиматичну активність Са2+,Mg2+-АТРази плазматичної мембрани, ніж відповідну активність у саркоплазматичному ретикулумі (величини коефіцієнта інгібування І0,5 становлять 20,2 ± 0,5 та 57,0 ± 1,4 мкМ для Са2+,Mg2+-АТРази плазматичної мембрани та саркоплазматичного ретикулума відповідно (n = 5)). Дослідили кінетичні закономірності інгібувальної дії калікс[4]арену С-90 на Са2+,Mg2+-АТРазну активність плазматичної мембрани та саркоплазматичного ретикулума. Цей інгібітор діє на обидві помпи за механізмом повного неконкурентного інгібування. Під впливом калікс[4]арену С-90 відбувається підвищення концентрації Са2+ в клітині та зменшується ефективний гідродинамічний діаметр гладеньком’язових клітин подібно до дії утеротоніка окситоцину.
Кінетичні закономірності дії калікс[4]арену С-90 на Са(2+),Mg(2+)-АТРазну активність плазматичної мембрани та на концентрацію Са(2+) в незбуджених клітинах міометрія
Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, Ю. Ю. Мазур1, Р. В. Родік2,
В. І. Бойко2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: kinet@biochem.kiev.ua; vik@ioch.kiev.ua
Са2+,Mg2+-АТРаза плазматичної мембрани є важливим елементом загального механізму контролю базального тонусу міометрія, яка також частково забезпечує релаксацію м’язової напруги після скорочення м’язу. В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран клітин міометрія, обробленій 0,1%-им розчином дигітоніну, досліджували інгібуючу дію калікс[4]арену С-90 (5,11,17,23-тетра(трифтор)метил(фенілсульфоніліміно)-метиламіно-25,26,27,28-тетрапропокси-калікс[4]арен) на Са2+,Mg2+-АТРазну активність ензиму. Калікс[4]арен С-90 ефективно пригнічує Са2+,Mg2+-АТРазну активність ензиму (значення І0,5 для С-90 становить 20,2 ± 0,5 мкМ). Інгібувальна дія калікс[4]арену С-90 на роботу Са2+-помпи передусім пов’язана саме з кооперативним впливом чотирьох просторово орієнтованих на калікс[4]ареновій платформі фенілсульфоніліміно-трифторометилацетамідних груп, а не з дією суто тетрафенольного макроциклу чи з дією окремих фармакофорних сульфоніламідинових груп. Із урахуванням встановлених кінетичних закономірностей інгібувальної дії калікс[4]арену С-90 на Са2+,Mg2+-АТРазну активність плазматичної мембрани розбудовано стаціонарну кінетичну модель контролю рівня базальної концентрації Са2+ в незбуджених міоцитах матки. Припускається, що одержані результати можуть бути перспективними для створення на основі калікс[4]арену С-90, фармакологічного препарату нового («супрамолекулярного») покоління – стимулятора базального тонусу матки.
Кінетика інгібіторної дії калікс[4]арену С-90 на активність транспортної Ca(2+),Mg(2+)-АТРази плазматичної мембрани гладеньком’язових клітин
Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, Ю. Ю. Мазур1,
Р. В. Родік2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: kinet@biochem.kiev.ua; vik@ioch.kiev.ua
В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран клітин міометрія, яку було оброблено 0,1%-им розчином дигітоніну, досліджували кінетичні закономірності інгібуючої дії калікс[4]арену С-90 (5,11,17,23-тетра(трифтор)метил(фенілсульфоніліміно)метиламіно-25,26,27,28-тетрапропокси-калікс[4]арен) на Са2+,Mg2+-АТРазну активність. Перевіряли спорідненість зазначеного ензиму до АТР, іонів Mg та Са в залежності від концентрації каліксарену С-90, а також його вплив на кооперативний ефект і на максимальну швидкість гідролізу АТР. Встановлено, що на спорідненість Са2+,Mg2+-АТРази до АТР каліксарен С-90 практично не впливає, що свідчить про відсутність конкуренції між центрами зв’язування АТР та С-90. Також відзначено відсутність впливу на спорідненість та кооперативний ефект іонів Са у разі застосування каліксарену С-90 в концентрації до 50 мкМ. Під впливом калікс[4]арену С-90 відмічено незначне зростання коефіцієнта активації Са2+,Mg2+-АТРази хлоридом магнію. У всіх трьох випадках спостерігається істотне зменшення максимальної швидкості гідролізу АТР, що в поєднанні з відсутнім впливом на константу спорідненості свідчить про неконкурентний механізм інгібування каліксареном С-90 Са2+,Mg2+-АТРазної активності.
Вивчення властивостей інгібіторів фурину на основі похідних калікс[4]арену CX3im
В. К. Кібірєв1, Т. В. Осадчук2, Р. В. Родік3, В. І. Кальченко3
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: kibirev@biochem.kiev.ua;
2Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ
3Інститут органічної хімії НАН України, Київ
Метою роботи було вивчення антифуринової активності похідних калікс[4]арену, які модифіковано за верхнім вінцем макроциклу позитивно зарядженими або нейтральними угрупованнями. Знайдено, що каліксарен CX3im, функціоналізований позитивно зарядженими N-метилімідазолієвими циклами, дійсно здатний інгібувати фурин (Ki = 58,2 мкМ). Величина ефекту залежить також від гідрофобності замісників, що знаходяться на нижньому вінці каліксаренів. Одержані дані свідчать про принципову можливість створення на платформі калікс[4]аренів непептидних інгібіторів фурину нової генерації.
Mg(2+),ATP-залежна кальцієва помпа плазматичної мембрани гладеньком’язових клітин. ІІ. Регуляція активності
Т. О. Векліч, Ю. Ю. Мазур, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: veklich@biochem.kiev.ua, yuliya.vorona@gmail.com
Са2+-помпа плазматичної мембрани є одним із ключових протеїнів, які беруть участь у процесах обміну іонів Са в гладеньком’язових клітинах. Її функції є досить різноманітними: від контролю базальної цитоплазматичної концентрації Са2+ – до регуляції протеїнів, що залучені у Са2+-залежні сигнальні каскади, і часто залежать від ізоформи або навіть від форми альтернативного сплайсингу вказаного вище протеїну. Зважаючи на досить різноматні функції та властивості Са2+-помпи плазматичної мембрани, які детально було розглянуто в першій частині нашого огляду (Ukr. Biochem. J., 2015, 87, № 1), важливим, з точки зору функціонування клітини, є прецизійна регуляція її активності. Тому друга частина огляду присвячена саме висвітленню різноматніх факторів регуляції активності Са2+-помпи плазматичної мембрани гладеньком’язових клітин: як ендогенних, так і екзогенних, біотичних та абіотичних чинників. Особлива увага приділяється даним літератури та власним результатам, пов’язаним із розробкою та пошуком селективного інгібітора Са2+-помпи плазматичної мембрани, який дозволив би прискіпливіше вивчати її функціональні особливості в гладеньком’язових клітинах.
Mg(2+),ATP-залежна кальцієва помпа плазматичної мембрани гладеньком’язових клітин. І. Структурна організація та властивості
Т. О. Векліч, Ю. Ю. Мазур, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: veklich@biochem.kiev.ua, yuliya.vorona@gmail.com
Регуляція концентрації Са2+ у цитоплазмі має вирішальне значення у функціонуванні клітин. Зміна концентрації Са2+ відіграє фундаментальну роль й у гладеньком’язових клітинах, оскільки це обумовлює процеси скорочення/розслаблення. Одним із ключових протеїнів, який бере участь у регуляції концентрації Са2+ в цитоплазмі, є Mg2+,АТР-залежна Са2+-помпа плазматичної мембрани. Тому питання регуляції активності та пошук препаратів, які дозволяли б цілеспрямовано змінювати активність Са2+-помпи плазматичної мембрани, є актуальним у контексті сучасних біохімічних досліджень механізмів енерго- та фармакомеханічного спряження збудження і скорочення м’язів. В огляді узагальнено дані літератури і результати власних досліджень щодо властивостей Са2+-помпи плазматичної мембрани клітин гладеньких м’язів. Розглянуто структурну організацію, кінетичні властивості та молекулярну біологію цієї транспортної системи.