Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них

Мітохондрії виконують різноманітні ессенціальні функції, отже, впливають на біологію клітини в цілому. Ключовим чинником у функціонуванні мітохондрій є поляризація внутрішньої мембрани цих органел. Отже, важливе значення як з теоретичної, так і практичної точки зору має пошук оборотніх ефекторів, що...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2017
Main Authors:	Бабіч, Л.Г., Шликов, С.Г., Кушнарьова, А.М., Єсипенко, О.А., Костерін, С.О.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Series:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130041
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них / Л.Г. Бабіч, С.Г. Шликов, А.М. Кушнарьова, О.А. Єсипенко, С.О. Костерін // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 1. — С. 193-202. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-130041
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1300412025-02-23T20:26:19Z Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них Сalix[4]arene Chalcone Amides—The Nanosize Modulators of Polarization of Mitochondrial Membranes and Content of the Ionized Ca in Them Бабіч, Л.Г. Шликов, С.Г. Кушнарьова, А.М. Єсипенко, О.А. Костерін, С.О. Мітохондрії виконують різноманітні ессенціальні функції, отже, впливають на біологію клітини в цілому. Ключовим чинником у функціонуванні мітохондрій є поляризація внутрішньої мембрани цих органел. Отже, важливе значення як з теоретичної, так і практичної точки зору має пошук оборотніх ефекторів, що здатні модифікувати рівень поляризації внутрішньої мембрани цих органел і концентрацію йонізованого Са у матриксі. Калікс[4]арени, завдяки їхній здатності утворювати комплекси з біологічно важливими молекулами та йонами, можуть впливати на перебіг різноманітних біохімічних процесів. Ми показали, що халкон-вмісні калікс[4]арени С-136 та С-137 збільшують поляризацію мембран мітохондрій міометрію та рівень йонізованого Са у матриксі цих органел. Ступінь впливу халкон-вмісних калікс[4]аренів на рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій залежить від Са²⁺-акумулювальної активности самих мітохондрій, а саме, чим активніше мітохондрії накопичують йони Са, тим більший вплив досліджуваних калікс[4]аренів. Автори припускають, що калікс[4]арени С-136 та С-137 можуть стати у нагоді за необхідности корекції рівня поляризації мембран мітохондрій та збільшення концентрації йонізованого Са у матриксі цих органел. Митохондрии выполняют разнообразные функции, что влияет на биологию клетки в целом. Ключевым параметром для функционирования митохондрий является поляризация внутренней мембраны этих органелл. Таким образом, с теоретической и практической точек зрения большое значение имеет поиск обратимых эффекторов, которые могут модулировать уровень поляризации внутренней мембраны этих органелл и концентрацию ионизированного Са в матриксе. Каликс[4]арены, благодаря их способности образовывать комплексы с биологически важными молекулами, могут оказывать влияние на ход разнообразных биохимических процессов. Мы показали, что халкон-содержащие каликс[4]арены С-136 и С-137 увеличивают поляризацию мембран митохондрий миометрия и уровень ионизированного Са в матриксе этих органелл. Степень влияния халкон-содержащих каликс[4]аренов на уровень ионизированного Са в матриксе митохондрий зависит от Са²⁺-аккумулирующей активности самих митохондрий, а именно, чем активнее митохондрии накапливают ионы Са, тем большее влияние оказывают исследуемые каликс[4]арены. Высказано предположение, что каликс[4]арены С-136 и С-137 могут быть использованы при необходимости коррекции уровня поляризации мембран митохондрий и увеличения концентрации ионизированного Са в матриксе этих органелл. Mitochondria are known to be ‘power plants’ of cells, and thus, affect the biology of cells in general. A key factor in the mitochondria functioning is the polarization of the inner membrane. So, the search of effectors, which are able to modify the level of polarization of the inner mitochondrial membrane and the concentration of ionized Ca in the matrix of these organelles, is important from both theoretical and practical points of view. Сalix[4]arenes, due to their ability to form complexes with biologically important molecules and ions, can influence the course of various biochemical processes. As shown, the calix[4]arene chalcone amides C-136 and C-137 increase the polarization of myometrial mitochondria membranes and ionized-Ca concentration in the matrix of these organelles. The degree of calix[4]arene chalcone amides’ influence on the ionized-Ca concentration within the matrix of mitochondria depends on Са2+-accumulating activity of the mitochondria, namely, if the mitochondria accumulate Ca²⁺ more actively, there is the greater calix[4]arene chalcone amides’ impact. As suggested, the calix[4]arene chalcone amides C-136 and C-137 might be useful when mitochondria membrane potential and ionized-Ca concentration corrections are required. Автори висловлюють щиру вдячність чл.-кор. НАН України, проф. В.І. Кальченку та д.х.н., проф. В.І.. Бойку за плідну творчу співпрацю та обговорення одержаних результатів. 2017 Article Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них / Л.Г. Бабіч, С.Г. Шликов, А.М. Кушнарьова, О.А. Єсипенко, С.О. Костерін // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 1. — С. 193-202. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 1816-5230 PACS: 82.39.Jn, 82.39.Wj, 82.45.Tv, 87.16.D-, 87.16.Tb, 87.50.cj, 87.85.Rs https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130041 uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології application/pdf Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Мітохондрії виконують різноманітні ессенціальні функції, отже, впливають на біологію клітини в цілому. Ключовим чинником у функціонуванні мітохондрій є поляризація внутрішньої мембрани цих органел. Отже, важливе значення як з теоретичної, так і практичної точки зору має пошук оборотніх ефекторів, що здатні модифікувати рівень поляризації внутрішньої мембрани цих органел і концентрацію йонізованого Са у матриксі. Калікс[4]арени, завдяки їхній здатності утворювати комплекси з біологічно важливими молекулами та йонами, можуть впливати на перебіг різноманітних біохімічних процесів. Ми показали, що халкон-вмісні калікс[4]арени С-136 та С-137 збільшують поляризацію мембран мітохондрій міометрію та рівень йонізованого Са у матриксі цих органел. Ступінь впливу халкон-вмісних калікс[4]аренів на рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій залежить від Са²⁺-акумулювальної активности самих мітохондрій, а саме, чим активніше мітохондрії накопичують йони Са, тим більший вплив досліджуваних калікс[4]аренів. Автори припускають, що калікс[4]арени С-136 та С-137 можуть стати у нагоді за необхідности корекції рівня поляризації мембран мітохондрій та збільшення концентрації йонізованого Са у матриксі цих органел.
format	Article
author	Бабіч, Л.Г. Шликов, С.Г. Кушнарьова, А.М. Єсипенко, О.А. Костерін, С.О.
spellingShingle	Бабіч, Л.Г. Шликов, С.Г. Кушнарьова, А.М. Єсипенко, О.А. Костерін, С.О. Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Бабіч, Л.Г. Шликов, С.Г. Кушнарьова, А.М. Єсипенко, О.А. Костерін, С.О.
author_sort	Бабіч, Л.Г.
title	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них
title_short	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них
title_full	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них
title_fullStr	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них
title_full_unstemmed	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них
title_sort	халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого ca в них
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2017
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130041
citation_txt	Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них / Л.Г. Бабіч, С.Г. Шликов, А.М. Кушнарьова, О.А. Єсипенко, С.О. Костерін // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 1. — С. 193-202. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT babíčlg halkonvmísníkalíks4areninanorozmírnímodulâtoripolârizacíímembranmítohondríjtavmístujonízovanogocavnih AT šlikovsg halkonvmísníkalíks4areninanorozmírnímodulâtoripolârizacíímembranmítohondríjtavmístujonízovanogocavnih AT kušnarʹovaam halkonvmísníkalíks4areninanorozmírnímodulâtoripolârizacíímembranmítohondríjtavmístujonízovanogocavnih AT êsipenkooa halkonvmísníkalíks4areninanorozmírnímodulâtoripolârizacíímembranmítohondríjtavmístujonízovanogocavnih AT kosterínso halkonvmísníkalíks4areninanorozmírnímodulâtoripolârizacíímembranmítohondríjtavmístujonízovanogocavnih AT babíčlg salix4arenechalconeamidesthenanosizemodulatorsofpolarizationofmitochondrialmembranesandcontentoftheionizedcainthem AT šlikovsg salix4arenechalconeamidesthenanosizemodulatorsofpolarizationofmitochondrialmembranesandcontentoftheionizedcainthem AT kušnarʹovaam salix4arenechalconeamidesthenanosizemodulatorsofpolarizationofmitochondrialmembranesandcontentoftheionizedcainthem AT êsipenkooa salix4arenechalconeamidesthenanosizemodulatorsofpolarizationofmitochondrialmembranesandcontentoftheionizedcainthem AT kosterínso salix4arenechalconeamidesthenanosizemodulatorsofpolarizationofmitochondrialmembranesandcontentoftheionizedcainthem
first_indexed	2025-11-25T04:31:18Z
last_indexed	2025-11-25T04:31:18Z
_version_	1849735339178983424
fulltext	193 PACS numbers: 82.39.Jn, 82.39.Wj, 82.45.Tv, 87.16.D-, 87.16.Tb, 87.50.cj, 87.85.Rs Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них Л. Г. Бабіч1, С. Г. Шликов1, А. М. Кушнарьова1, О. А. Єсипенко2, С. О. Костерін1 1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, вул. Леонтовича, 9, 01030 Київ, Україна 2Інститут органічної хімії НАН України, вул. Мурманська, 5, 02660 Київ, Україна Мітохондрії виконують різноманітні ессенціальні функції, отже, впли- вають на біологію клітини в цілому. Ключовим чинником у функціону- ванні мітохондрій є поляризація внутрішньої мембрани цих органел. От- же, важливе значення як з теоретичної, так і практичної точки зору має пошук оборотніх ефекторів, що здатні модифікувати рівень поляризації внутрішньої мембрани цих органел і концентрацію йонізованого Са у ма- триксі. Калікс[4]арени, завдяки їхній здатності утворювати комплекси з біологічно важливими молекулами та йонами, можуть впливати на пере- біг різноманітних біохімічних процесів. Ми показали, що халкон-вмісні калікс[4]арени С-136 та С-137 збільшують поляризацію мембран мітохо- ндрій міометрію та рівень йонізованого Са у матриксі цих органел. Сту- пінь впливу халкон-вмісних калікс[4]аренів на рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій залежить від Са2-акумулювальної активности са- мих мітохондрій, а саме, чим активніше мітохондрії накопичують йони Са, тим більший вплив досліджуваних калікс[4]аренів. Автори припус- кають, що калікс[4]арени С-136 та С-137 можуть стати у нагоді за необ- хідности корекції рівня поляризації мембран мітохондрій та збільшення концентрації йонізованого Са у матриксі цих органел. Mitochondria are known to be ‘power plants’ of cells, and thus, affect the biology of cells in general. A key factor in the mitochondria functioning is the polarization of the inner membrane. So, the search of effectors, which are able to modify the level of polarization of the inner mitochondrial membrane and the concentration of ionized Ca in the matrix of these organelles, is im- portant from both theoretical and practical points of view. Сalix[4]arenes, due to their ability to form complexes with biologically important molecules Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 2017, т. 15, № 1, сс. 193–202  2017 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Г. Â. Курдюмова ÍАÍ Óкраїни) Íадруковано в Óкраїні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 194 Л. Г. БАБІЧ, С. Г. ШЛИКОÂ, А. М. КÓШÍАРЬОÂА та ін. and ions, can influence the course of various biochemical processes. As shown, the calix[4]arene chalcone amides C-136 and C-137 increase the polar- ization of myometrial mitochondria membranes and ionized-Ca concentra- tion in the matrix of these organelles. The degree of calix[4]arene chalcone amides’ influence on the ionized-Ca concentration within the matrix of mito- chondria depends on Са2+-accumulating activity of the mitochondria, name- ly, if the mitochondria accumulate Ca2 more actively, there is the greater calix[4]arene chalcone amides’ impact. As suggested, the calix[4]arene chal- cone amides C-136 and C-137 might be useful when mitochondria membrane potential and ionized-Ca concentration corrections are required. Митохондрии выполняют разнообразные функции, что влияет на биоло- гию клетки в целом. Ключевым параметром для функционирования ми- тохондрий является поляризация внутренней мембраны этих органелл. Таким образом, с теоретической и практической точек зрения большое значение имеет поиск обратимых эффекторов, которые могут модулиро- вать уровень поляризации внутренней мембраны этих органелл и концен- трацию ионизированного Са в матриксе. Каликс[4]арены, благодаря их способности образовывать комплексы с биологически важными молеку- лами, могут оказывать влияние на ход разнообразных биохимических процессов. Мы показали, что халкон-содержащие каликс[4]арены С-136 и С-137 увеличивают поляризацию мембран митохондрий миометрия и уровень ионизированного Са в матриксе этих органелл. Степень влияния халкон-содержащих каликс[4]аренов на уровень ионизированного Са в матриксе митохондрий зависит от Са2-аккумулирующей активности са- мих митохондрий, а именно, чем активнее митохондрии накапливают ионы Са, тем большее влияние оказывают исследуемые каликс[4]арены. Âысказано предположение, что каликс[4]арены С-136 и С-137 могут быть использованы при необходимости коррекции уровня поляризации мем- бран митохондрий и увеличения концентрации ионизированного Са в матриксе этих органелл. Ключові слова: калікс[4]арени, поляризація мембран мітохондрій, кон- центрація йонізованого Са у мітохондріях. Key words: calix[4]arene, polarization of mitochondria membranes, ionized- Ca concentration within the mitochondria matrix. Ключевые слова: каликс[4]арены, поляризация мембран митохондрий, концентрация ионизированного Са в митохондриях. (Отримано 1 грудня 2016 р.) 1. ВСТУП Калікс[4]арени — це макроциклічні сполуки з подібною до кели- ха конформацією, біологічні ефекти яких активно досліджують- ся, що зумовлене необхідністю пошуку альтернативних лікарсь- ких засобів. Â контексті зазначеної тези виникає запитання: які ХАЛКОÍ-ÂМІСÍІ КАЛІКС[4]АРЕÍИ 195 ж переваги дають саме калікс[4]арени у дослідженні властивос- тей клітини? По-перше, завдяки своїм гідрофобним властивостям вони здатні розчинятися у ліпідній фазі клітин, що забезпечує їм роль переносників функціонально активних груп. По-друге, є можливість приєднати до калікс[4]аренового келиха функціона- льно активні сполуки у різній кількості. До таких функціональ- но активних сполук належать, зокрема, балкони, — ароматичні кетони, — представники класу флавоноїдів, для яких властивий широкий спектр біологічної активності [1–5]. Ми досліджували вплив халкон-вмісних калікс[4]аренів на деякі найважливіші бі- охімічні показники мітохондрій гладенького м’яза матки. Пока- зано, що калікс[4]арени С-136 та С-137 збільшують рівень поля- ризації мембран мітохондрій міометрію та концентрацію йонізо- ваного Са у матриксі цих органел. 2. МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ А. Синтез калікс[4]аренів С-136, С-137 та С-138 Синтез халкон-вмісних калікс[4]аренів С-136, С-137 та С-138 був проведений співробітниками Інституту органічної хімії ÍАÍ Óкра- їни (відділ хімії фосфоранів, завідувач відділу — чл.-кор. ÍАÍ Óкраїни, проф. Â. І. Кальченко, керівник групи — д.х.н., проф. Â. І. Бойко). Сполуки С-136 та С-138 одержували за методом [6]. Синтез халкон-каліксарену С-137 проводили за аналогічною схе- мою із 25,27-біс(етоксикарбонілметокси)-26,28-дигідроксикалікс- [4]арену [7]. Б. Біохімічні методи Біохімічні дослідження були проведені у відділі біохімії м’язів Інституту біохімії ім. О. Â. Палладіна ÍАÍ Óкраїни (завідувач Структурні формули халкон-вмісних калікс[4]аренів. 196 Л. Г. БАБІЧ, С. Г. ШЛИКОÂ, А. М. КÓШÍАРЬОÂА та ін. відділу — акад. ÍАÍ Óкраїни, проф. С. О. Костерін). Суспензію міоцитів одержували з міометрію невагітних щурів з використанням колагенази [8]. Ізольовані мітохондрії одержували з міометрію невагітних щу- рів за допомогою методу диференційного центрифуґування [9]. Одержаний препарат суспендували у розчині такого складу: 10 мМ Hepes (рÍ 7,4), 250 мМ цукроза, 1 мМ EGTA, 0,1% бичачий сироватковий альбумін; температура — 4С. Âизначення концентрації протеїну у фракції мітохондрій про- водили за методом Бредфорд [10]. Âміст мітохондріального проте- їну у пробі становив 25 мкг/мл. Тестування відносних значень мембранного потенціалу ∆ мі- тохондрій міометрію щурів проводили на протоковому цитометрі COULTER EPICS XLTM (Beckmam Coulter, США) з використан- ням потенціалочутливого флуоресцентного зонда TMRM (збуд.488 нм, фл.590 нм) та суспензії клітин міометрію у се- редовищі такого складу (мМ): 20 Hepes (рÍ7,4), 125 KCl, 25 NaCl, 2 Pi (у вигляді K -фосфатного буфера, pH 7,4), 5 сукцинату натрію; 0,1 мг/мл дигітоніну. Суспензію міоцитів (2-2,5.105/мл) навантажували у присутності 100 нМ TMRM в 1 мл середовища інкубації упродовж 5 хв. за кімнатної температури і відразу ана- лізували на протоковому цитометрі при довжині хвилі у 590 нм (FL-2 канал). Кожен вимір — це середнє значення інтенсивності флуоресценції 10000 подій. Результати вимірів наведено в умов- них одиницях, а саме, «середнє значення інтенсивності флуорес- ценції проби» мінус «середнє значення інтенсивності флуоресце- нції проби після внесення 1 мкМ розчину протонофора СССР». Зміни концентрації йонізованого Са у мітохондріях міометрію щурів досліджували із використанням спектрофлуориметра QuantaMasterTM 40 компанії Photon Technology International та флуоресцентного зонда Fluo 4AM (збуд.490 нм, фл.520 нм) у се- редовищі такого складу (мМ): 20 Hepes (рÍ7,4), 250 цукроза, 2Pi (у вигляді K  -фосфатного буферу, pH7,4), 5 сукцинату натрію, 3 MgCl2, 3 АТР. Тестування кожної проби завершувалось додаван- ням розчину 0,1% тритону Х-100 та, за 1 хв., розчину 5 мМ EGTA (значення флуоресценції — Fmax та Fmin відповідно). Ó всіх дослідах калікс[4]арени використовували у концентрації 10 мкМ. Концентрацію йонізованого Са в матриксі розраховували за формулою Грінкевича [11]. Ó роботі використовували такі реактиви: TMRM (tetramethyl- rhodamine methyl ester), протонофор СССР (карбонілцианід m- хлорфенілгідразон), EGTA, Hepes, бичачий сироватковий альбу- мін, вільний від жирних кислот (BSA fatty acid free), D-()- цукроза, АТР — фірми ‘Sigma’ (США), Са2+-чутливий зонд Fluo 4AM — фірми ‘Invitrogen’ (США) та інші реактиви вітчизняного ХАЛКОÍ-ÂМІСÍІ КАЛІКС[4]АРЕÍИ 197 виробництва кваліфікації ч.д.а. та х.ч. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ Мембранний потенціал мітохондрій в пермеабілізованих дигітоні- ном міоцитах матки тестували з використанням проточного цито- метра і флуоресцентного зонда TMRM. Суспензію міоцитів вносили в стандартне інкубаційне середовище, що містить 0,01% дигітоні- ну. Пермеабілізація плазматичної мембрани дигітоніном, по- перше, знімає питання про внесок поляризації цієї мембрани в сиг- нал зонда, по-друге, надійно забезпечує проходження компонентів середовища інкубації всередину клітин. Суспензію клітин міомет- рію заздалегідь інкубували з калікс[4]аренами С-136, С-137 і С-138 (10 мкМ) упродовж 5 хв. в середовищі такого складу (мМ): 20 Hepes, 125 KCl, 25 NaCl, 5 сукцинату Na, 2 K-фосфат; 0,1 мг/мл дигітоні- ну. Ó разі контрольних проб проводили таку ж передінкубацію, але у відсутності калікс[4]аренів. Далі клітинну суспензію навантажу- вали 100 нМ TMRM упродовж 5 хв. Як видно з наведених на рис. 1 результатів, інкубація клітин міометрію з 10 мкМ калікс[4]ареном С-136 і С-137 приводила до збільшення поляризації мітохондріаль- ної мембрани. Â той же час калікс[4]арен С-138 не впливав на рі- вень поляризації мембран мітохондрій. Отже, ми показали, що попередня інкубація пермеабілізованих клітин міометрію з 10 мкМ калікс[4]ареном С-136 або С-137 веде до збільшення поляризації мітохондріальних мембран. Ми не ви- ключаємо, що наявність двох амідохалконових груп на нижньо- му ободі калікс[4]аренового келиха (калікс[4]арен С-136 і ка- лікс[4]арен С-137) (див. вище структурні формули) сприяє збіль- шенню поляризації мітохондріальної мембрани (рис. 1). Можли- Рис. 1. Ефекти калікс[4]аренів С-136, С-137 та С-138 на поляризацію мембран мітохондрій міометрію щурів. Mm, n8.1 198 Л. Г. БАБІЧ, С. Г. ШЛИКОÂ, А. М. КÓШÍАРЬОÂА та ін. во, це пов’язано з утворенням водневих зв’язків між NH-групами амідних фраґментів і певними функціональними групами в міто- хондріальній мембрані (з тією ж амідною, карбонільною, гідрок- сильною та ін. і навіть з молекулами мембранозв’язаної води). Íаявність же тільки однієї такої групи в молекулі калікс[4]арена С-138 не впливає на мембранний потенціал мітохондрій, тобто однієї амідохалконової групи мабуть недостатньо для гіперполя- ризації мітохондріальної мембрани. Ó той же час, очевидно, що наявність або відсутність феноль- них гідроксилів на вузькому ободі калікс[4]аренової платформи, здатних також утворювати водневі зв’язки (калікс[4]арени С-136 і С-137), не впливає на мембранний потенціал мітохондрій. Ймо- вірно, в цьому випадку вигідніше утворення внутрішньомолеку- лярних водневих зв’язків, ніж водневих зв’язків між гідрокси- льними групами вказаних калікс[4]аренів і мітохондріальною мембраною. Потенціал на внутрішній мембрані мітохондрій є ключовим чинником в забезпеченні функціонування як самих мітохондрій, так і клітин в цілому [12, 13]. Зокрема, показано, що синтез АТР, транспорт йонів K і Ca залежать від рівня поляризації мі- тохондріальних мембран. Добре відомо, що мітохондрії здатні акумулювати значну кількість йонів Са [14–16]. Са2- акумулювальна активність мітохондрій залежить від багатьох чинників, серед яких рівень поляризації мітохондріальних мем- бран є одним з визначальних [14]. Раніше, з використанням ізо- топної техніки (45Са2), ми показали, що попередня інкубація пе- рмеабілізованих дигітоніном клітин міометрію з ка- лікс[4]аренхалконамідами, призводить до збільшення протонофо- рчутливої акумуляції йонів Са в мітохондріях гладенького м’яза матки [6]. Проте функціонально активним у мітохондріальному матриксі є саме вільний Са. Отже подальші наші експерименти були спрямовані на дослідження ефектів обраних калікс[4]аренів на рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій. Âизначення концентрації йонізованого Са ([Ca2]m) у матриксі мітохондрій проводили за стандартною процедурою. Мітохондрії попередньо інкубували протягом 5 хв. у середовищі інкубації, склад якого наведено вище, та визначали рівень ендогенного Са2 у матриксі. Потім до середовища інкубації вносили 100 мкМ Са та тестували зміни рівня йонізованого Са у матриксі. Для стан- дартизації результати кожного експерименту нормували на 100% контрольної проби. Інкубацію мітохондрій проводили у середо- вищах двох типів: містить Mg2 або Mg2, ATP. Калікс[4]арени у концентрації 10 мкМ вносили у середовище інкубації на етапі попередньої інкубації мітохондрій. Як видно з результатів, наве- дених на рис. 2, а, попередня інкубація мітохондрій з ка- ХАЛКОÍ-ÂМІСÍІ КАЛІКС[4]АРЕÍИ 199 лікс[4]аренами С-136 та С-137 супроводжується деяким незнач- ним підвищенням рівня йонізованого Са у матриксі мітохондрій — на 12–13% у порівнянні з контролем; за інкубації з ка- лікс[4]ареном С-138 — на 34%. Після попередньої інкубації мітохондрій до середовища вноси- ли 100 мкМ Са2 та визначали [Ca2]m. Як видно з рис. 2, б, за присутності 100 мкМ Са2+ у середовищі інкубації, калікс[4]арени С-136 та С-137 підвищували рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій в середньому на 10–11%; калікс[4]арен С-138 — на 27% по відношенню до контролю. Ó попередніх роботах ми показали, що введення АТР до сере- довища інкубації, що містить Mg2, супроводжується зростанням рівня ендогенного Са у матриксі мітохондрій [17] та істотно збі- льшує загальний рівень акумуляції Са2 у цих структурах [16]. а б Рис. 2. Концентрація йонізованого Са у матриксі мітохондрій міометрію після 5 хв. інкубації у середовищі, що містить Mg2, за відсутності (ко- нтроль) та присутності 10 мкМ калікс[4]аренів С-136, С-137 та С-138 (а) та, відповідно, після внесення до середовища інкубації 100 мкМ Са2 (б). Mm, n6.2 200 Л. Г. БАБІЧ, С. Г. ШЛИКОÂ, А. М. КÓШÍАРЬОÂА та ін. Отже наступну серію експериментів ми провели у середовищі, що містить Mg2+,АТР. Як видно з результатів, наведених на рис. 3, а, попередня інкубація мітохондрій з калікс[4]аренами С-136 та С-137 супроводжується зростанням рівня йонізованого Са у мат- риксі мітохондрій в середньому на 50% у порівнянні з контро- лем; з калікс[4]ареном С-138 — на 67%. За присутності 100 мкМ Са у середовищі інкубації та поперед- ньої інкубації мітохондрій з калікс[4]аренами С-136 та С-137 зростання рівня йонізованого Са у матриксі мітохондрій в серед- ньому сягає 33–36% у порівнянні з контролем; з калікс[4]ареном С-138 — 59% (рис. 3, б). Калікс[4]арени, завдяки їх здатності утворювати комплекси з біологічно важливими молекулами та йонами, можуть впливати на перебіг різноманітних біохімічних процесів [18–21]. Ка- а б Рис. 3. Концентрація йонізованого Са у матриксі мітохондрій міометрію після 5 хв. інкубації у середовищі, що містить Mg2АТР, за відсутнос- ті (контроль) та присутності 10 мкМ калікс[4]аренів С-136, С-137 та С- 138 (а) та, відповідно, після внесення до середовища інкубації 100 мкМ Са2+ (б). Mm, n6.3 ХАЛКОÍ-ÂМІСÍІ КАЛІКС[4]АРЕÍИ 201 лікс[4]арени сьогодні широко використовуються дослідниками як молекулярні платформи для розбудови нових біологічно актив- них супрамолекулярних сполук. Âикористані в наших дослі- дженнях калікс[4]арени містили халконові залишки. Халкони — це ароматичні кетони, що належать до класу флавоноїдів та ма- ють широку біологічну активність [1–5]. Ми показали, що хал- кон-вмісні калікс[4]арени впливають на рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій. Цілком ймовірно, що за відсутності йонів Са у середовищі інкубації досліджувані сполуки інгібують виві- льнення катіону з мітохондрій, що і призводить до збільшення його рівня у матриксі. Цікавим є той факт, що калікс[4]арени з більшою ефективністю проявили себе у середовищі, що містить Mg2+, АТР. Íаші попередні результати показали, що за таких умов мітохондрії мають найбільшу Са2-акумулюючу активність, що супроводжується як зростанням загального рівня накопичен- ня Са2+ [16], так і його йонізованої форми [17]. Таким чином, інкубація мітохондрій міометрію протягом 5 хв. у присутності 10 мкМ нанорозмірних супрамолекулярних сполук — калікс[4]аренів С-136, С-137 та С-138 впливає як на рівень поляризації мембран мітохондрій, так і на рівень йонізованого Са у матриксі мітохондрій. Ступінь впливу халкон-вмісних ка- лікс[4]аренів на зазначені біохімічні характеристики залежить від Са2+-акумулювальної активності самих мітохондрій, а саме: чим активніше мітохондрії накопичують йони Са, тим більший ефект досліджуваних калікс[4]аренів. Автори припускають, що калікс[4]арени С-136 та С-137 мо- жуть стати у нагоді за необхідності корекції рівня поляризації мембран мітохондрій та збільшення концентрації йонізованого Са у матриксі цих органел. Автори висловлюють щиру вдячність чл.-кор. ÍАÍ Óкраїни, проф. Â. І. Кальченку та д.х.н., проф. Â. І. Бойку за плідну тво- рчу співпрацю та обговорення одержаних результатів. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА–REFERENCES 1. B. Orlikova, D. Tasdemir, F. Golais, M. Dicato, and M. Diederich, Genes Nutr., 6, No. 2: 125 (2011). 2. D. K. Mahapatra and S. K.Bharti, Life Sci., 148: No. 154:72 (2016). 3. B. Zhou and C. Xing, Med. Chem. (Los Angeles), 5, No. 8: 388 (2015). 4. A. J. León-González, N. Acero, D. Muñoz-Mingarro, I. Navarro, and C. Martín-Cordero, Curr. Med. Chem., 22, No. 30: 3407 (2015). 5. S. Zhang, T. Li, Y. Zhang, H. Xu, Y. Li, X. Zi, H. Yu, J. Li, C-Y. Jin, and H.-M. Liu, Toxicol Appl. Pharmacol., 30977: 86 (2016). 6. M. A. Klyachina, V. I. Boyko, A. V. Yakovenko, L. G. Babich, S. G. Shlykov, S. O. Kosterin, V. P. Khilya, and V. I. Kalchenko, J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem., 60, Nos. 1–2: 131 (2008). 202 Л. Г. БАБІЧ, С. Г. ШЛИКОÂ, А. М. КÓШÍАРЬОÂА та ін. 7. F. Arnaud-Neu, E. M. Collins, M. Deasy, G. Ferguson, S. J. Harris, B. Kaitner, A. J. Lough, M. A. McKervey, and E. Marques, J. Am. Chem. Soc., 111, No. 23: 8681 (1989). 8. P. Mollard, J. Mironneau, T. Amedee, and C. Mironneau, Am. J. Physiol., 250, No. 1, Pt. 1: C47 (1986). 9. S. A. Kosterin, N. F. Bratkova, and M. D. Kurskiĭ, Biokhimiya, 50, No. 8: 1350 (1985) (in Russian). 10. M. M. Bradford, Anal Biochem., 72: 248 (1976). 11. G. Grynkiewicz, M. Poenie, and R. Y. Tsien, J. Biol. Chem., 260, No. 6: 3440 (1985). 12. Y. N. Antonenko, A. V. Avetisyan, D. A. Cherepanov, D. A. Knorre, G. A. Korshunova, O. V. Markova, S. M. Ojovan, I. V. Perevoshchikova, A. V. Pustovidko, T. I. Rokitskaya, I. I. Severina, R. A. Simonyan, E. A. Smirnova, A. A. Sobko, N. V. Sumbatyan, F. F. Severin, and V. P. Skulachev, J. Biol. Chem., 286, No. 20: 17831 (2011). 13. A. S. Divakaruni and M. D. Brand, Physiology (Bethesda), 26, No. 3: 192 (2011). 14. M. L. Olson, S. Chalmers, and J. G. McCarron, Biochem. Soc. Trans., 40, No. 1: 158 (2012). 15. G. Di Benedetto, D. Pendin, E. Greotti, P. Pizzo, and T. Pozzan, J. Physiol., 592: 305 (2014). 16. L. G. Babich, S. G. Shlykov, L. A. Borisova, and S. A. Kosterin, Biokhimiya, 59, No. 8: 1218 (1994). 17. L. G. Babich, S. G. Shlykov, A. M. Kushnarova, and S. O. Kosterin, Ukr. Biochem. J., 88, No. 4: 5 (2016). 18. R. Rodik, V. Boiko, O. Danylyuk, K. Suwinska, I. Tsymbal, N. Slinchenko, L. Babich, S. Shlykov, S. Kosterin, J. Lipkowski, and V. Kalchenko, Tetrahedron Lett., 46, No. 43: 7459 (2005). 19. S. B. Nimse and T. Kim, Chem. Soc. Rev., 42, No. 1: 366 (2013). 20. V. V. Trush, S. G. Kharchenko, V. Y. Tanchuk, V. I. Kalchenko, and A. I. Vovk, Org. Biomol. Chem., 13, No. 33: 8803 (2015). 21. S. G. Shlykov, L. G. Babich, N. M. Slichenko, R. V. Rodik, V. I. Boyko, V. I. Kal’chenko, and S. O. Kosterin, Ukrains’kyi Biokhimichnyi Zhurnal, 79, No. 4: 28 (1999) (in Ukrainian). 1O. V. Palladin Institute of Biochemistry, N.A.S. of Ukraine, Leontovych Str., 9, UA-01030 Kyyiv, Ukraine 2Institute of Organic Chemistry, N.A.S. of Ukraine, Murmanska Str., 5, UA-02660 Kyyiv, Ukraine 1 Fig. 1. Calix[4]arene chalcone amides С-136, С-137 and С-138 effects on rat myometrial mitochondria membranes’ polarization. Mm, n8. 2 Fig. 2. Ionized-Ca concentration in the myometrial mitochondria matrix after 5 min incuba- tion in the Mg2-containing medium at the absence (control) and in the presence of 10 µM calix[4]arenes С-136, С-137 and С-138 (а) and the same after the 100 µM Са2+ (б) addition to the incubation medium. Mm, n6. 3 Fig. 3. Ionized-Ca concentration in the myometrial mitochondria matrix after 5 min incuba- tion in the Mg2  ATP-containing medium at the absence (control) and in the presence of 10 µM calix[4]arenes С-136, С-137 and С-138 (а) and the same after the 100 µM Са2+ (б) addi- tion to the incubation medium. Mm, n6.

Халкон-вмісні калікс[4]арени — нанорозмірні модулятори поляризації мембран мітохондрій та вмісту йонізованого Ca в них

Institution

Similar Items