БІОСИНТЕЗ ТА РЕГУЛЯТОРНА РОЛЬ ОКСИДУ АЗОТУ В МІТОХОНДРІЯХ ГЛАДЕНЬКОГО М’ЯЗА

Шановні колеги! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою діяльність. 29-го січня (вівторок) 2019 р. о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь с.н.с. відділу біохімії м’язів Інституту к.б.н. Данилович Г.В. «БІОСИНТЕЗ ТА РЕГУЛЯТОРНА РОЛЬ ОКСИДУ АЗОТУ В МІТОХОНДРІЯХ ГЛАДЕНЬКОГО М’ЯЗА». Як завжди, до інформаційного листа додаємо авторські тези доповіді. Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі у роботі семінару.

 З повагою – С.О.Костерін

 ТЕЗИ НАУКОВОЇ ДОПОВІДІ

«БІОСИНТЕЗ ТА РЕГУЛЯТОРНА РОЛЬ ОКСИДУ АЗОТУ

В МІТОХОНДРІЯХ ГЛАДЕНЬКОГО М’ЯЗА»

с.н.с. відділу біохімії м’язів ІБХ ім.О.В.Палладіна НАНУ

к.б.н. Данилович Ганни Вікторівни

Оксид азоту є універсальною сигнальною і регуляторною молекулою в клітинах. Важливим проявом його біологічної активності є контроль скоротливої функції гладеньких м’язів, що, значною мірою, зумовлює нормальну роботу сечостатевої системи. Біохімічні механізми, за якими оксид азоту контролює Са²⁺-залежну скоротливу функцію міометрія, на сьогодні не з’ясовані. Потужним джерелом NO в міометрії можуть слугувати мітохондрії. Наразі відсутні відомості щодо каталітичних і кінетичних властивостей NO-синтазної системи мітохондрій гладеньких м’язів. У випадку гладенького м’язу матки проблеми утворення NO в мітохондріях і його можливої Са²⁺-залежної біологічної активності не вирішені. Нагальним є пошук екзогенних модуляторів біосинтезу NO та Са²⁺-гомеостазу, який, зокрема, доречно проводити серед представників калікс[4]аренів.

Отже, мета наукової доповіді - представити та проаналізувати власні результати щодо біохімічних процесів синтезу оксиду азоту в мітохондріях гладенького м’язу матки та регуляції нітросполуками і калікс[4]аренами Са²⁺-залежної функціональної активності цих субклітинних структур.

При виконанні досліджень були використані методи препаративної та аналітичної біохімії, біохімічної мембранології, ензимології, спектрофотометрії, спектрофлуориметрії, протокової цитофлуориметрії, фотонної кореляційної спектрометрії, лазерної конфокальної мікроскопії, хімічної та біохімічної кінетики, імітаційного моделювання, статистичного аналізу.

У доповіді буде акцентовано увагу на наступних експериментальних даних.

Із застосуванням методу лазерної конфокальної мікроскопії та методології колокалізації специфічних флуоресцентних барвників вперше продемонстровано утворення NO в мітохондріях гладеньком’язових клітин матки.

Доведено, що біосинтез оксиду азоту мітохондріями суттєво залежить від рівня їхньої енергізації  та інтенсивності надходження до матриксу екзогенного Са²⁺ і пригнічується антагоністами кальмодуліну.

Досліджено біохімічні механізми дії NO в мітохондріях, зокрема з’ясовано його вплив на транспорт Са²⁺, електричний потенціал внутрішньої мембрани та ефективність функціонування електрон-транспортувального ланцюга.

Чутлива до рутенієвого червоного акумуляція Са²⁺, що здійснюється енергізованими мітохондріями, стимулюється оксидом азоту; цей ефект опосередкований активацією Са²⁺-уніпортера та не залежить від функціонування пори перехідної провідності.

Встановлено гальмування функціонування електрон-транспортувального ланцюга за дії NO. Продемонстровано, що NO чинить протекторну дію на мітохондрії шляхом помірного зниження електричного потенціалу на їхній внутрішній мембрані і запобігаючи процесам набухання. Проведено порівняльний аналіз мембранних і іонних механізмів дії оксиду азоту на рівні мітохондрій та плазмалеми.

Виявлено ефекти вибраних калікс[4]аренів на транспорт Са²⁺ в мітохондріях, синтез NO та їхню біоенергетику. Проникаючи в клітину і взаємодіючи з мітохондріями, сполуки С-97, С-99 та С-107 викликають гальмування Са²⁺-уніпортера внутрішньої мембрани і стимуляцію її Н⁺-Са²⁺ обмінника, що призводить до відповідного зменшення концентрації Са²⁺ в матриксі, пригнічення NO-синтазної активності та посилення окиснення NADH. Водночас, калікс[4]арен С-956 інгібує Н⁺-Са²⁺-обмінник в мітохондріях, не впливаючи на енергозалежну акумуляцію Са²⁺, стимулює їхню NO-синтазну активність і гальмує окиснення NADH/FADН₂  в електрон-транспортувальному ланцюзі.

Запропоновано схему прояву біохімічної активності оксиду азоту та калікс[4]аренів в мітохондріях гладенького м’язу.

У науково-теоретичному (фундаментальному) аспекті експериментальні результати, що були одержані, поглиблюють уявлення про регуляцію Са²⁺-гомеостазу в клітинах гладенького м’яза, відповідають на питання щодо ендогенного утворення та функціональної активності оксиду азоту в мітохондріях, розширюють знання про біохімічні механізми впливу оксиду азоту на транспорт іонів Са в мітохондріях та їхню біоенергетику. В практичному аспекті ці дані можуть бути корисними для пошуку ефективних регуляторів скоротливої функції гладеньких м’язів як на основі донорів/попередників оксиду азоту та спрямованої регуляції утворення NO в мітохондріях, так і серед нетоксичних для ссавців представників калікс[4]аренів.