Просторова будова каліксарен-амінофосфонових кислот є суттєвою для прояву їхньої інгібуючої дії на Nа+, K+-ATP-азну активність у плазматичних мембранах гладеньком’язових клітин

• Main Authors: Векліч, Т.О., Шкрабак, О.А., Родік, Р.В., Бойко, В.І., Кальченко, В.І., Костерін, С.О.
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України 2010
• Series: Український біохімічний журнал
• Subjects: Експериментальні роботи
• Online Access: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19020

В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран клітин міометрія, оброблених 0,1%-м розчином дигітоніну, досліджували інгібуючу дію 5,17-ди(фосфоно-2-піридилметил)аміно-11,23-ди-трет-бутил-26,28-дигідрокси-25,27-дипропоксикалікс[4]арену (каліксарен С-107, наведено шифр) на Na+,K+-АТР-азну активність. Структуру цього та інших каліксаренів, а також їхніх попередників, підтверджено методами ядерного магнітного резонансу та інфрачервоної спектроскопії. Визначено, що каліксарен С-107, 10^-8 – 10^-4 М, дозозалежно пригнічує активність Na+,K+-АТР-ази, практично не впливаючи на активність базальної Mg^2+-АТР-ази. Величина уявної константи інгібування І0,5 становить 33 ± 4 нМ, значення коефіцієнта Хілла nH складає 0,38 ± 0,06. Модельні сполуки: незаміщений по верхньому вінцю 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, амінофосфонова група разом з фенольним фрагментом, 10^-6 – 4×10^-3 М) практично не впливають на досліджувані ензимні системи. 5,11-Ди(фосфоно-2-піридилметил)аміно-17,23-ди-трет-бутил-27,28-дигідрокси-25,26-дипропоксикалікс[4]арен (каліксарен С-160, регіоізомер каліксарену С-107, 10^-8 – 10^‑4 М) не впливає як на Na+,K+-АТР-азну, так і на Mg^2+-АТР-азну активність плазматичної мембрани клітин міометрія. З метою вивчення структурних особливостей каліксаренів С-107 і С-160 у зв’язку з дією останніх на АТР-гідролазну активність проведено молекулярне моделювання цих сполук з використанням програми HyperChem 7.01. При цьому виходили із того, що молекули каліксаренів є дицвітеріонами із протонованими амінними атомами азоту та двома депротонованими гідроксилами різних фосфонових фрагментів. При розрахунках здійснено конформаційний пошук оптимальної геометрії молекули (використовували метод молекулярної механіки – силове поле ММ+). Для кожного каліксарену відібрано 5 енергетично-мінімізованих конформерів. Загальні енергії цих структур також перерахували напівемпіричним методом (поле CNDO), після чого вибрали по одній структурі з найменшою загальною енергією. Згідно із розрахунками каліксарени С-107 і С-160 мають практично однаковий за конформацією регулярний конус. Разом з тим відстані N…N, С…С, Р…Р (l) між амінофосфоновими фрагментами N–C–P суттєво різняться. При цьому у дистально-заміщеному каліксарені С-107 обидві фосфонові групи орієнтовано усередину макроциклічної порожнини. У проксимальнозаміщеному каліксарені С-160 фосфонові групи орієнтовано на периферію. Молекулярна порожнина даного макроциклу заповнена одним із піридильних фрагментів. Дійшли висновку, що інгібуючий вплив каліксарену С-107 на Na+,K+-АТР-азну активність визначається взаємним розташуванням амінофосфонових груп саме у положеннях 5,17 на протилежних фенольних фрагментах верхнього вінця молекули каліксарену, на відміну від каліксарену С-160, для якого властива локалізація цих груп у положеннях 5,11. Із використанням методу лазерної кореляційної спектроскопії продемонстровано, що 100 мкМ каліксарен С-107, розчинений у 2,5%-му розчині ДМСО, містить мікрочастинки, які характеризуються різним гідродинамічним діаметром – від 100 нм до 10 мкм. У присутності фрагментів плазматичних мембран утворюється певна кількість частинок із розміром, більшим ніж 10 мкм, тобто за наявності каліксаренів відбувається аглютинація фрагментів біологічних мембран з мікрочастинками каліксарену та/або між собою. Отже, в цілому біофізико-хімічні ефекти у гетерогенній системі каліксарен-мембранні фрагменти є вельми складними. Проте для інгібувальної дії каліксарену С-107.