Tag Archives: плазматична мембрана
Кінетичні закономірності інгібуючої дії тіакалікс[4]арену С-1087 на активність Mg(2+)-залежної Са(2+)-транспортуючої АТP-гідролази в плазматичній мембрані гладеньком’язових клітин
Т. О. Векліч1, О. В. Бевза1, О. В. Малюк1*, С. О. Костерін1,
Р. В. Родік2, С. Г. Вишневський2, В. І. Кальченко2
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: alexmaliukid@gmail.com;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ
Отримано: 05 листопада 2023; Виправлено: 04 січня 2024;
Затверджено: 01 лютого 2024; Доступно онлайн: 26 лютого 2024
Суспензія плазматичних мембран клітин міометрія, оброблена 0,1% розчином дигітоніну, була використана для вивчення кінетичних закономірностей інгібуючої дії тетра-N-фенілсульфоніл трифторацетамідин-тіакаліксарен (С-1087) на активність Са2+,Mg2+-АТРази. Дослідження продемонстрували вплив С-1087 на кумулятивний ефект та максимальну швидкість гідролізу АТР. Не виявлено впливу С-1087 на спорідненість Са2+,Mg2+-АТРази до АТР, а також спорідненість і кумулятивний ефект іонів Са та коефіцієнт активації іонів Ca та Mg. Суттєве зниження максимальної швидкості гідролізу АТР свідчить про повний неконкурентний механізм інгібування Са2+,Mg2+-АТРазної активності тіакалікс[4]арену. Комп’ютерне моделювання показало, що інгібуючий вплив тіакалікс[4]арену С-1087 на Са2+,Mg2+-АТPазу може бути зумовлений кумулятивним впливом чотирьох просторово орієнтованих N-сульфоніламідинових груп на верхньому ободі його макроциклічної платформи.
Тіакалікс[4]арен С-1087 – селективний інгібітор кальцієвої помпи плазматичної мембрани клітин гладеньких м’язів
Т. О. Векліч1*, Р. В. Родік2, О. В. Цимбалюк3,
О. А. Шкрабак1, О. В. Малюк1, С. О. Карахім1,
С. Г. Вишневський2, В. І. Кальченко2, С. O. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: veklich@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
3Навчально-науковий інститут високих технологій,
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
Отримано: 01 вересня 2023; Виправлено: 23 жовтня 2023;
Затверджено: 01 грудня 2023; Доступно онлайн: 18 грудня 2023
За допомогою методів ензимного та кінетичного аналізів показано, що 5,11,17,23-тетра(трифтор)метил(фенілсульфоніліміно)метиламіно-25,27-дигексилокси-26,28-дигідрокситіакалікс[4]арен С-1087 ефективно інгібує Са2+,Mg2+-АТРазну активність плазматичної мембрани клітин міометрія щурів (І0,5 = 9,4 ± 0,6 мкМ). При цьому ефектор не впливає на відносну активність інших мембранних АТРаз. За допомогою конфокальної мікроскопії та Са2+-чутливого флуоресцентного зонда fluo-4 було показано, що дія тіакалікс[4]арену С-1087 на іммобілізовані міоцити матки збільшує цитозольну концентрацію Са2+. Тензометричні дослідження гладеньких м’язів матки щурів із подальшим механокінетичним аналізом показали, що тіакалікс[4]арен С-1087 значно знижує максимальну швидкість розслаблення як спонтанної скоротливої відповіді, так і скорочення, спричиненого гіперкалієвим розчином.
Тіакалікс[4]арен С-1193 – афінний інгібітор натрієвої помпи, збільшує внутрішньоклітинну концентрацію іонів Са та модифікує скоротливу активність міометрія
Т. О. Векліч1*, С. О. Черенок2, О. В. Цимбалюк3,
О. А. Шкрабак1, С. О. Карахім1, А. І. Селіхова2,
В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: veklich@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
3Навчально-науковий інститут високих технологій,
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна
Отримано: 16 червня 2023; Виправлено: 31 вересня 2023;
Затверджено: 27 жовтня 2023; Доступно онлайн: 06 листопада 2023
З використанням методів ензиматичного та кінетичного аналізу було продемонстровано, що тіакалікс[4]арен-біс-гідроксиметилфосфонова кислота С-1193 має більш ефективну інгібіторну дію на Na+,K+-АТРазну активність у плазматичній мембрані клітин міометрія (І0,5 = 42,1 ± 0,6 нМ) порівняно з калікс[4]арен-біс-гідроксиметилфосфоновою кислотою С-99, і практично не впливає на питомі активності інших АТРаз, що локалізовані у цій субклітинній структурі. Методом конфокальної мікроскопії з використанням Са2+-чутливого флуоресцентного зонду fluo-4 показано, що тіакалікс[4]арен С-1193 зумовлює зростання внутрішньоклітинної концентрації Са2+ в іммобілізованих міоцитах матки. Тензометричними дослідженнями продемонстровано, що С-1193 (10 та 100 мкМ) модифікує механокінетику спонтанних ізометричних скорочень міометрія. На тлі використання С-1193 (10 мкМ) спостерігали збільшення ізометричних фазних скорочень, спричинених електромеханічним (деполяризація гіперкалієвим розчином) та фармакомеханічним спряженням (за умов дії утеротонічного гормону окситоцину, нейромедіатора ацетилхоліну та селективного агоніста мускаринових ацетилхолінових рецепторів М3-типу цевімеліну). Передбачається, що отримані експериментальні дані, які були одержані з використанням тіакалікс[4]арену С-1193 – селективного та ефективного інгібітора Nа+,K+-АТРази, можуть мати значення для з’ясування мембранних механізмів катіонного обміну у гладеньких м’язах, зокрема, під час вивчення ролі плазматичної мембрани в забезпеченні електро- та фармакомеханічного спряження в них, а також у регуляції іонного гомеостазу в міоцитах.
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.
Вплив препаратів Метіур та Івін на активність Са(2+)-АТРаз у плазматичних і вакуолярних мембранах клітин коренів проростків кукурудзи в умовах сольового стресу
М. В. Рудницька, Т. О. Палладіна
Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Київ;
e-mail: tatiana_palladina@ukr.net
Досліджено вплив синтетичних препаратів Метіур та Івін на активність Са2+-АТРаз, що регулюють функціонування Са2+-залежного сигнального шляху SOS, який в умовах засолення забезпечує видалення Na+ із цитоплазми клітин Na+/Н+-антипортерами. Показано, що експозиція проростків кукурудзи в присутності 0,1 М NaCl більшою мірою посилювала гідролітичну, ніж транспортну активність Са2+-АТРаз у плазматичних і вакуолярних мембранах в клітинах коренів. Знайдено, що обробка насіння цими препаратами, особливо Метіуром, спричинювала посилення як гідролітичної, так і транспортної активності Са2+-АТPази, переважно у вакуолярній мембрані. Одержані результати вказують, що солепротекторна дія препаратів, особливо Метіуру, пов’язана з посиленням активності Са2+-АТРаз, які регулюють функціонування Na+/Н+-антипортерів.
Вплив каліксарену С-107 на кінетичні параметри Nа(+),K(+)-АТР-ази плазматичної мембрани міоцитів матки
Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, 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@bpci.kiev.ua
В експериментах, виконаних на суспензії перфорованих плазматичних мембран клітин міометрія, 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 кінетичні характеристики Na+,K+-АТР-азної активності.
Показано, що каліксарен С-107, інгібуючи Na+,K+-АТР-азу, не змінює кінетичні параметри залежності швидкості реакції (Km, nH) від концентрації субстрату. Константа активації ензиму хлоридом магнію Kа має складний двофазний характер залежності від концентрації каліксарену С-107 – збільшується вдвічі з ростом концентрації каліксарену С-107 до 50 нМ, а за подальшого підвищення концентрації каліксарену знижується до майже контрольного рівня. При цьому величина коефіцієнта кооперативності Хілла nH активуючої дії MgCl2 практично не змінюється у присутності каліксарену С-107. Як АТР, так і MgCl2 не впливає на константу інгібування Na+,K+-АТР-ази каліксареном С-107, але збільшення концентрації зазначених речовин призводить до зростання коефіцієнта кооперативності nH інгібування АТР-азної реакції каліксареном С-107.
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 (І0,5) 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.
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.