Tag Archives: міометрій

Каліксарен С-107 збільшує спорідненість Nа(+),K(+)-АТР-ази плазматичної мембрани гладеньком’язових клітин до уабаїну

Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, Р. В. Родік2,
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@ioch.kiev.ua

В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран клітин міометрія, обробленій 0,1%-им розчином дигітоніну, досліджували інгібуючу дію каліксарену С-107 (5,17-ди(фосфоно-2-піридилметил)аміно-11,23-ди-трет-бутил-26,28-дигідрокси-25,27-дипропоксикалікс[4]арен) на Na+,K+-АТР-азну активність.
Доведено, що ця сполука здатна збільшувати спорідненість ензиму до уабаїну: уявна константа інгібування 0,5) Na+,K+-АТР-ази уабаїном зменшується з 26,9 ± 1,3 мкM дo 10,9 ± 0,6 мкM. Проте сам уабаїн не впливає на спорідненість Na+,K+-АТР-ази до зазначеного калікс[4]арену.

Порівняльне дослідження впливу калікс[4]арену С-99 та його аналогів на Nа(+),K(+)-ATP-азну активність у плазматичній мембрані міоцитів матки

Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, С. О. Черенок2,
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

З метою визначення ролі структурної організації молекули калікс[4]арену С-99 у проявленні інгібіторної дії на Nа+,K+-АТР-азу плазматичних мембран клітин міометрія досліджено дію структурно подібних до нього калікс[4]аренів С-296, С-297, С-424, С-425, С-426, С-427 на активність цього ензиму. Показано, що каліксарени С-296 та С-297 (мають дві додаткові пропокси-групи на нижньому вінці макроциклу) є менш ефективними інгібіторами Na+,K+-АТР-ази порівняно з каліксареном С-99.  Каліксарени С-425 та С-427 (мають на верхньому вінці макроциклу відповідно три та чотири залишки фосфонових кислот) також інгібують активність Na+,K+-АТР-ази з нижчою ефективністю порівняно з каліксареном С-99. Каліксарен С-424, в якого на верхньому вінці знаходяться лише два залишки карбонової кислоти, та каліксарен С-426, що містить на верхньому вінці кетометилфосфонові залишки замість гідроксиметилфосфонових залишків у каліксарені С-99, не впливають на активність Nа+,K+-АТР-ази. Зроблено відповідні висновки щодо ролі певних хімічних груп каліксарену С-99 у його взаємодії  з Nа+,K+-АТР-азою.

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.

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.

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.

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.

Калікс[4]арен С-107 як високоафінний супрамолекулярний інгібітор Nа(+),K(+)-ATPази плазматичної мембрани

О. В. Бевза1, Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, Р. В. Родік2,
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@ioch.kiev.ua

В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран клітин міометрія, досліджували інгібувальну дію 5,17-ди(фосфоно-2-піридилметил)аміно-11,23-ди-трет-бутил-26,28-дигідрокси-25,27-дипропоксикалікс[4]арену (калікс[4]арен С-107, наведено шифр) на Na+,K+-АТРазну активність. Показано, що калікс[4]арен С-107 (10-8–10-4 М) ефективніше, ніж уабаїн, пригнічує активність Na+,K+-АТРази, практично не впливаючи на активність базальної Mg2+-АТРази. Величина коефіцієнта інгібування І0,5 дорівнює 33 ± 4 нМ, а значення коефіцієнта Хілла nH – 0,38 ± 0,06. Модельні сполуки: незаміщений за верхнім вінцем 25,27-дипропоксикаліксарен (каліксарен С-150, суто каліксаренова «платформа») (10-8–10-4 М) та N-(4-гідроксифеніл)-2-піридил-амінофосфонова кислота (сполука М-3 – залишок, що модифікує верхній вінець каліксарену С-107 разом із фенольним фрагментом) (10-7–4·10-3 М) практично не впливають на досліджувані ензиматичні системи. Проведено комп’ютерне моделювання взаємодії калікс[4]арену С-107 і його модельних сполук з лігандзв’язувальними ділянками Na+,K+-АТРази плазматичної мембрани. З’ясовано структурні основи міжмолекулярної взаємодії калікс[4]арену С-107 з лігандзв’язувальними ділянками ензиму. Обговорюється участь водневих, гідрофобних, електростатичних і π-π (стекінг)-взаємодій між калікс[4]ареном і амінокислотними залишками Na+,K+-АТРази, і розташовані поруч з активним центром АТРази.

Активація чутливого до глібенкламіду набухання мітохондрій міометрія щурів в умовах індукції циклоспорин А-чутливої мітохондріальної пори

О. Б. Вадзюк, С. О. Костерін

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

Показано, що іони Са індукують набухання мітохондрій міометрія щурів та активують процеси окислення, які супроводжуються підвищеною генерацією активних форм кисню. Ці ефекти пригнічуються в присутності блокатора мітохондріального Са2+-уніпортера рутенієвого червоного та блокатора мітохондріальної пори циклоспорину А, що свідчить про активацію іонами Са мітохондріальної пори перехідної проникності в мітохондріях міометрія. Індуковане 100 мкМ СаCl2 набухання мітохондрій було чутливим до присутності блокатора АТР-чутливих K+-каналів глібенкламіду (10 мкМ) в середовищі, яке містило іони K і нечутливим до глібенкламіду в безкалієвому середовищі. Са2+-індуковане набухання мітохондрій усувалося скавенджерами активних форм кисню N-ацетилцистеїном і аскорбатом у середовищі, яке містило K+ і було нечутливим до цих речовин у безкалієвому середовищі. Таким чином, можно зробити припущення, що в умовах індукції іонами Са мітохондріальної пори перехідної проникності відбувається активація АТP-чутливих K+-каналів у мітохондріях міометрія, яка опосередковується активними формами кисню.

Са(2+)/Н(+)-обмін у мітохондріях міометрія

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

З використанням флуоресцентного зонда Fluo-4 АМ ідентифіковано Na+-незалежний Са2++-обмін в ізольованих мітохондріях міометрія щурів та вивчено його окремі властивості. Штучне створення спрямованого в матрикс мітохондрій градієнта протонів спричинює антипортне вивільнення Са2+, попередньо акумульованого в енергозалежному процесі (у присутності Mg-АТР та сукцинату). Функціонування Са2++-обміну залежить від величини градієнта протонів та характеризується зворотністю, а саме в умовах залуження позамітохондріального середовища реєструється додаткова акумуляція Са2+ органелами. Градієнти моновалентних катіонів (Na+, K+, Li+) не зумовлюють вивільнення Са2+ з мітохондрій. Швидкість Са2++-обміну зростає в умовах збільшення ∆рН на мембрані мітохондрій, а кінетика ∆рН-індукованого вивільнення Са2+ з матриксу відповідає закономірностям реакції першого порядку.  Дослідження окремих властивостей Са2++-обміну в мітохондріях міометрія показало, що зазначений транспортний процес має електрогенну природу, можливо здійснюється в стехіометрії 1 : 1 (коефіцієнт Хілла щодо Н+ наближається до 1) і спроможний регулювати внутрішньомітохондріальну концентрацію Са2+ за фізіологічних умов (активації за рН ≈ 6,9).  Отже, у внутрішній мембрані мітохондрій міометрія наявна система вторинно-активного транспортування Са2+ з матриксу цих органел у міоплазму, причому основою цього процесу, можливо, є функціонування Са2++-обмінника.