Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані
Аплiкацiя 0,1 ммоль/л cтруктурного аналога вiтамiну B1(тiамiну) — 3-децилоксикарбонiлметил-4-метил-5-(β-гiдроксiетил)тiазолiй хлориду (ДMГT) з цис-боку холестеролвмiсної бiшарової фосфолiпiдної мембрани в симетричному розчинi 100 ммоль/л KCl викликала зворотне зменшення провiдностi нiстатинових кана...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18709 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані / О.Я. Шатурський, О.В. Романенко, Н. Г. Гiммельрейх // Доп. НАН України. — 2009. — № 9. — С. 188-194. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18709 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шатурський, О.Я. Романенко, О.В. Гіммельрейх, Н.Г. 2011-04-08T16:56:06Z 2011-04-08T16:56:06Z 2009 Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані / О.Я. Шатурський, О.В. Романенко, Н. Г. Гiммельрейх // Доп. НАН України. — 2009. — № 9. — С. 188-194. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18709 577.352.4:577.164.1 Аплiкацiя 0,1 ммоль/л cтруктурного аналога вiтамiну B1(тiамiну) — 3-децилоксикарбонiлметил-4-метил-5-(β-гiдроксiетил)тiазолiй хлориду (ДMГT) з цис-боку холестеролвмiсної бiшарової фосфолiпiдної мембрани в симетричному розчинi 100 ммоль/л KCl викликала зворотне зменшення провiдностi нiстатинових каналiв, реконструйованих з того самого боку мембрани, на (67 ± 3)%. Провiднiсть нiстатинових каналiв, вбудованих у лiпiдний бiшар мембрани з цис-боку, не змiнювалася, коли ДМГТ був введений з протилежного транс-боку модифiкованої мембрани. Кiнетикою iнгiбування ДМГТ однобiчних нiстатинових каналiв не виявлено кооперативностi, отже можна припустити, що ДМГТ зв’язується лише з одним негативно зарядженим центром каналу. Вiдносно висока pK зв’язування ДМГТ з нiстатиновими каналами (4,77) дає змогу зробити висновок, що такий центр здатний забезпечувати специфiчну взаємодiю з ДМГТ. The application of 0.1 mM of vitamin B1 (thiamine) structural analogue, 3-decyloxycarbonylmethyl-4-methyl-5-(β-hydroxyethyl)thiazole chloride (DMHT) from the cis-side of a cholesterol-containing phospholipid bilayer membrane in a symmetric solution of 100 mM KCl reversibly reduced the conductance of nystatin channels reconstituted from the same side of the membrane by (67 ± 3)%. The conductance of nystatin channels applied to the cis-side of the bilayer membrane remained unaffected, when DMHT was introduced separately to the opposite trans-side of the modified membrane. The inhibition kinetics for nystatin channels with DMHT showed no cooperativity allowing to expect that negatively charged ionogenic groups of these channels formed one DMHT binding site per channel. Relatively high pK of binding with nystatin channels (4.77) suggests that this site provides a specific interaction with DMHT. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біохімія Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані The vitamin B1 structural analogue 3-decyloxycarbonylmethyl-4-methyl-5-(β-hydroxyethyl)thiazole chloride (DMHT) blocks transmembrane current through ionic channels created by nystatin in bilayer lipid membranes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані |
| spellingShingle |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані Шатурський, О.Я. Романенко, О.В. Гіммельрейх, Н.Г. Біохімія |
| title_short |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані |
| title_full |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані |
| title_fullStr |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані |
| title_full_unstemmed |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані |
| title_sort |
cтруктурний аналог вітаміну b1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (дмгт) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані |
| author |
Шатурський, О.Я. Романенко, О.В. Гіммельрейх, Н.Г. |
| author_facet |
Шатурський, О.Я. Романенко, О.В. Гіммельрейх, Н.Г. |
| topic |
Біохімія |
| topic_facet |
Біохімія |
| publishDate |
2009 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
The vitamin B1 structural analogue 3-decyloxycarbonylmethyl-4-methyl-5-(β-hydroxyethyl)thiazole chloride (DMHT) blocks transmembrane current through ionic channels created by nystatin in bilayer lipid membranes |
| description |
Аплiкацiя 0,1 ммоль/л cтруктурного аналога вiтамiну B1(тiамiну) — 3-децилоксикарбонiлметил-4-метил-5-(β-гiдроксiетил)тiазолiй хлориду (ДMГT) з цис-боку холестеролвмiсної бiшарової фосфолiпiдної мембрани в симетричному розчинi 100 ммоль/л KCl викликала зворотне зменшення провiдностi нiстатинових каналiв, реконструйованих з того самого боку мембрани, на (67 ± 3)%. Провiднiсть нiстатинових каналiв, вбудованих у лiпiдний бiшар мембрани з цис-боку, не змiнювалася, коли ДМГТ був введений з протилежного транс-боку модифiкованої мембрани. Кiнетикою iнгiбування ДМГТ однобiчних нiстатинових каналiв не виявлено кооперативностi, отже можна припустити, що ДМГТ зв’язується лише з одним негативно зарядженим центром каналу. Вiдносно висока pK зв’язування ДМГТ з нiстатиновими каналами (4,77) дає змогу зробити висновок, що такий центр здатний забезпечувати специфiчну взаємодiю з ДМГТ.
The application of 0.1 mM of vitamin B1 (thiamine) structural analogue, 3-decyloxycarbonylmethyl-4-methyl-5-(β-hydroxyethyl)thiazole chloride (DMHT) from the cis-side of a cholesterol-containing phospholipid bilayer membrane in a symmetric solution of 100 mM KCl reversibly reduced the conductance of nystatin channels reconstituted from the same side of the membrane by (67 ± 3)%. The conductance of nystatin channels applied to the cis-side of the bilayer membrane remained unaffected, when DMHT was introduced separately to the opposite trans-side of the modified membrane. The inhibition kinetics for nystatin channels with DMHT showed no cooperativity allowing to expect that negatively charged ionogenic groups of these channels formed one DMHT binding site per channel. Relatively high pK of binding with nystatin channels (4.77) suggests that this site provides a specific interaction with DMHT.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18709 |
| citation_txt |
Cтруктурний аналог вітаміну B1 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(β-гідроксіетил)тіазолій хлорид (ДМГТ) блокує трансмембранний струм через іонні канали, що утворені ністатином у бішаровій ліпідній мембрані / О.Я. Шатурський, О.В. Романенко, Н. Г. Гiммельрейх // Доп. НАН України. — 2009. — № 9. — С. 188-194. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT šatursʹkiioâ ctrukturniianalogvítamínub13deciloksikarbonílmetil4metil5βgídroksíetiltíazolíihloriddmgtblokuêtransmembranniistrumčerezíonníkanaliŝoutvorenínístatinomubíšarovíilípídníimembraní AT romanenkoov ctrukturniianalogvítamínub13deciloksikarbonílmetil4metil5βgídroksíetiltíazolíihloriddmgtblokuêtransmembranniistrumčerezíonníkanaliŝoutvorenínístatinomubíšarovíilípídníimembraní AT gímmelʹreihng ctrukturniianalogvítamínub13deciloksikarbonílmetil4metil5βgídroksíetiltíazolíihloriddmgtblokuêtransmembranniistrumčerezíonníkanaliŝoutvorenínístatinomubíšarovíilípídníimembraní AT šatursʹkiioâ thevitaminb1structuralanalogue3decyloxycarbonylmethyl4methyl5βhydroxyethylthiazolechloridedmhtblockstransmembranecurrentthroughionicchannelscreatedbynystatininbilayerlipidmembranes AT romanenkoov thevitaminb1structuralanalogue3decyloxycarbonylmethyl4methyl5βhydroxyethylthiazolechloridedmhtblockstransmembranecurrentthroughionicchannelscreatedbynystatininbilayerlipidmembranes AT gímmelʹreihng thevitaminb1structuralanalogue3decyloxycarbonylmethyl4methyl5βhydroxyethylthiazolechloridedmhtblockstransmembranecurrentthroughionicchannelscreatedbynystatininbilayerlipidmembranes |
| first_indexed |
2025-11-25T23:10:39Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:10:39Z |
| _version_ |
1850579291671101440 |
| fulltext |
УДК 577.352.4:577.164.1
© 2009
О.Я. Шатурський, О. В. Романенко, Н. Г. Гiммельрейх
Cтруктурний аналог вiтамiну B1
3-децилоксикарбонiлметил-4-метил-5-
(β-гiдроксiетил)тiазолiй хлорид (ДМГТ) блокує
трансмембранний струм через iоннi канали,
що утворенi нiстатином у бiшаровiй лiпiднiй мембранi
(Представлено членом-кореспондентом НАН України С.О. Костерiним)
Аплiкацiя 0,1 ммоль/л cтруктурного аналога вiтамiну B1(тiамiну) — 3-децилоксикар-
бонiлметил-4-метил-5-(β-гiдроксiетил)тiазолiй хлориду (ДMГT) з цис-боку холесте-
ролвмiсної бiшарової фосфолiпiдної мембрани в симетричному розчинi 100 ммоль/л KCl
викликала зворотне зменшення провiдностi нiстатинових каналiв, реконструйованих
з того самого боку мембрани, на (67 ± 3)%. Провiднiсть нiстатинових каналiв, вбу-
дованих у лiпiдний бiшар мембрани з цис-боку, не змiнювалася, коли ДМГТ був введе-
ний з протилежного транс-боку модифiкованої мембрани. Кiнетикою iнгiбування ДМГТ
однобiчних нiстатинових каналiв не виявлено кооперативностi, отже можна припу-
стити, що ДМГТ зв’язується лише з одним негативно зарядженим центром каналу.
Вiдносно висока pK зв’язування ДМГТ з нiстатиновими каналами (4,77) дає змогу зро-
бити висновок, що такий центр здатний забезпечувати специфiчну взаємодiю з ДМГТ.
Вiтамiн B1 та його похiднi є речовинами, якi залученi до процесу регуляцiї синаптичної
передачi. Дефiцит вiтамiну B1 може стати причиною порушення координацiї рухiв, рефле-
кторної дiяльностi, моторики шлунково-кишкового тракту та розвитку паралiчу й атрофiї
м’язiв кiнцiвок в органiзмi людини i тварин [1–5]. Дефiцит тiамiну також може провоку-
вати значне зменшення потенцiалозалежного калiєвого струму та пригнiчення швидкого
калiєвого струму А-типу в нейронах [6]. Виявлено, що тiамiн i його фосфорильованi похiднi
впливають на проникнiсть iонних каналiв збудливих мембран [7].
З огляду на те, що серед ендогенних бiологiчно активних сполук тiазолiєвий цикл
є тiльки в тiамiнi та його метаболiтiв, можна очiкувати, що тiамiнчутливi мембраннi
структури спроможнi взаємодiяти з тiазолiєм у складi одного з його нещодавно синте-
зованих похiдних — 3-децилоксикарбонiлметил-4-метил-5-(β-гiдроксiетил)тiазолiй хлориду
(ДМГТ) [4, 5]. Якщо така взаємодiя вiдбувається з iонним каналом, довголанцюговий ву-
глеводневий радикал в позицiї 3 тiазолiєвого циклу може зумовлювати редукцiю трансмем-
бранного струму через iонний канал за умови, що блокувальний компаунд щiльно прилягає
до внутрiшнiх стiнок отвору пори [5]. Крiм того, зв’язування позитивно зарядженого ато-
ма азоту тiазолiєвого циклу з протилежно зарядженим центром усерединi пори видається
необхiдним для прояву блокування iонного струму через iонний канал. Враховуючи можли-
вiсть того, що одним з наслiдкiв взаємодiї тiазолiєвих похiдних вiтамiну B1 зi збудливою
мембраною може бути безпосереднє iнгiбування канальної проникностi [4], ми використали
штучнi бiшаровi лiпiднi мембрани (БЛМ), модифiкованi очищеними пороформувальними
токсинами, для перевiрки цього припущення.
188 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №9
Ранiше було показано, що аплiкацiя ДМГТ iнгiбувала Са2+-струм через катiонселектив-
нi канали, сформованi α-латротоксином iз отрути каракурта Latrodectus mactans (α-LT)
у БЛМ. При цьому, введення 0,1 ммоль/л ДМГТ з цис-боку БЛМ, яка знаходилася у си-
метричному розчинi 10 ммоль/л СаСl2, знижує струм, iндукований α-LT на (31,6 ± 3)%, а
з транс-боку БЛМ на (61,8 ± 3)% [5, 8]. ДМГТ також знижує струм катiонiв, iндукований
ще одним пороформувальним бiлком з отрути актинiї Radianthus macrodactilus (RTX), який
належить до iншої родини тваринних токсинiв. Отже, можна припустити вiдсутнiсть знач-
ної видової специфiчностi токсинiв рiзного походження при взаємодiї з ДМГТ [8]. Порiв-
няльний аналiз ефективних радiусiв α-LT каналу з цис-боку БЛМ (0,9 нм) та з транс-бо-
ку БЛМ (0,28 нм) з iнгiбуючою дiєю ДМГТ, отриманою на цих отворах, дозволяє зро-
бити висновок про посилення iнгiбуючого ефекту ДМГТ на катiонселективнi канали зi
зменшенням ефективного розмiру їх люмена [8]. Беручи до уваги те, що максимальний
iнгiбуючий ефект ДМГТ був досягнутий на отворi, ефективний радiус якого, за наши-
ми даними, дорiвнює 0,28 нм [5, 8], можна очiкувати аналогiчний iнгiбувальний ефект
ДМГТ пiсля його прикладання до катiонселективних каналiв з ефективним радiусом по-
ри ∼ 0,3 нм. За такий об’єкт дослiдження доцiльним вважається використання однобiчних
каналiв, утворених у БЛМ широко вiдомим полiєновим антибiотиком з протигрибковими
властивостями нiстатином [9–11], пiсля додавання цього антибiотика тiльки з одного боку
мембрани.
Для проведення дослiдження впливу ДМГТ на струм через нiстатиновi канали в БЛМ
у бiльшостi експериментiв використовували БЛМ, сформованi з розчину фосфатидилхолi-
ну (ФХ) яєчного жовтка (Харкiвське ЗАТ “Бiолек”, Україна; Sigma, США) i холестерину
(Сalbiochem, Германiя; Sigma, США; Serva, Германiя). Сумiш ФХ : холестерин або ДОФХ
(синтетичний 1,2-дифiтаноїл-sn-глiцеро-3-фосфохолiн) : холестерин розчиняли в н-гептанi.
Спiввiдношення ФХ : холестерин або ДОФХ : холестерин у розчинi становило 2 : 1 при
загальнiй концентрацiї лiпiдiв 20 мг/мл. Мембранну сумiш наносили на отвiр у тефлоно-
вому стаканчику дiаметром 0,6 мм. Формування лiпiдного бiшару спостерiгали вiзуально
у вiдображеному свiтлi за допомогою бiнокулярного мiкроскопа. Водно-сольовий розчин,
який оточував мембрану, мiстив 10 ммоль/л Трис-НСl (Sigma, США) (pH 7,4) та зада-
ну кiлькiсть хлориду калiю квалiфiкацiї о. с. ч. Для вимiрiв провiдностi мембрани вико-
ристовували хлоросрiбнi електроди з агаровими мiстками. Потенцiал назовнi тефлонового
стаканчика (цис-бiк) задавали вiдносно потенцiалу внутрiшнього об’єму (транс-бiк), який
приймали рiвним вiртуальному 0 мВ. Рiзниця потенцiалiв прикладалася до мембрани вiд
джерела напруги, що дозволяло отримувати постiйну (вiд -150 до 150 мВ) або лiнiйно змi-
нювану напругу зi швидкiстю 100 мВ/хв, використовуючи той самий дiапазон амплiтуд.
Сумарнi струми багатоканальних БЛМ реєстрували за допомогою пiдсилювача зi смугою
пропускання 1 кГц. Розчин, що оточує мембрану, перемiшували магнiтною мiшалкою. Для
блокування iонної провiдностi, утвореної нiстатиновими каналами в БЛМ, використовува-
ли водний розчин хлориду ДМГТ.
Уведення 0,2 мкг/мл нiстатину в цис-вiддiлення комiрки з БЛМ, оточеної базовим роз-
чином симетричного 100 ммоль/л КСl, викликало безперешкодне зростання трансмембран-
ного струму при напрузi +80 мВ (рис. 1, а, вставка). Зростання макроскопiчного струму, що
включав у себе вiд сотень до тисяч струмiв через поодинокi канали, згодом досягав насичен-
ня i виходив на плато або був зупинений промивкою комiрки з мембраною водно-сольовим
розчином без нiстатину. Визначення стацiонарних вольт-амперних характеристик (ВАХ)
i/або додавання блокатора проводили пiсля досягнення сталої провiдностi БЛМ.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №9 189
Рис. 1. Блокування 0,1 ммоль/л ДМГТ макроскопiчного стацiонарного струму, утвореного однобiчними
нiстатиновими каналами в БЛМ.
а: ВАХ нiстатинових каналiв визначена до (1, 1
′) i пiсля додавання ДМГТ з цис-боку мембрани (2, 2
′);
вставка — запис макроскопiчного струму, зроблений пiсля аплiкацiї нiстатину.
б : Запис стацiонарного струму через нiстатиновi канали, зроблений пiсля введення ДМГТ з цис-боку мемб-
рани; вставка — запис стацiонарного струму через нiстатиновi канали, зроблений пiсля введення ДМГТ
з транс-боку мембрани. Стрiлками показано додавання ДМГТ в комiрку з БЛМ
Уведення 0,1 ммоль/л ДМГТ з цис-боку модифiкованої нiстатином мембрани, що зна-
ходилася у симетричному розчинi 100 ммоль/л КСl, знижувало сумарний струм через одно-
бiчнi канали нiстатину на (67± 3)% (див. рис. 1). Викликане ДМГТ блокування трансмем-
бранного струму досягало максимальних значень за 4–7 хв i не виявляло значної залеж-
ностi вiд знаку мембранного потенцiалу в межах напруг, якi були прикладенi до мембрани
(див. рис. 1, а). ДМГТ ефективно блокував однобiчнi нiстатиновi канали тiльки пiсля при-
кладання з цис-боку мембрани. Додавання ДМГТ з протилежного транс-боку БЛМ, моди-
фiкованої нiстатином, не впливало на її провiднiсть (див. рис. 1, б, вставка). Блокувальна
дiя ДМГТ, що досягнута з цис-боку БЛМ, модифiкованої однобiчними нiстатиновими кана-
лами, зникала пiсля ретельної промивки цис-вiддiлення розчином без ДМГТ. Провiднiсть
нiстатинових каналiв, що визначена до введення блокатора, цiлковито вiдновлювалася за
25–30 хв пiсля промивки.
Блокувальний ефект ДМГТ на струм через однобiчнi нiстатиновi канали, iндукований
в симетричному розчинi 100 ммоль КСl, залежав вiд концентрацiї ДМГТ i мiг бути описа-
ний кривою насичення Ленгмюра. Половина максимального iнгiбування K+-струму через
190 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №9
Рис. 2. Блокувальний вплив рiзних концентрацiй ДМГТ, прикладених з цис-боку мембрани на макроско-
пiчну провiднiсть, iндуковану однобiчними нiстатиновими каналами. Оточуючий мембрану розчин мiстив
симетричний 100 ммоль/л КСl i вказанi концентрацiї блокаторiв. Мембранна провiднiсть постiйно спосте-
рiгалась при потенцiалi +50 мВ. Нiстатин додавали з цис-боку мембрани в кiнцевiй концентрацiї 20 мкг/мл
нiстатиновi канали досягалась при концентрацiї ДМГТ 17 мкмоль/л (рис. 2). Константа
зв’язування ДМГТ становила 104,77 моль−1. Наявнiсть блокувального ефекту ДМГТ лише
з цис-боку БЛМ надає подальшi докази для припущення про те, що отвори пор однобiчних
каналiв нiстатину з протилежних бокiв мембрани вiдрiзняються. Причому, лише цис-вхiд
цих каналiв iдентичний до входiв симетричної двобiчної пори, яка утворюється в лiпiдно-
му бiшарi в присутностi антибiотика з обох бокiв БЛМ [10–13]. Можливо, що на завадi
могла стояти геометрична асиметрiя розмiрiв люмена однобiчного каналу, яка перешко-
джала взаємодiї з блокатором на протилежному боцi мембрани. Тому за допомогою рiзних
неелектролiтiв (НЕ) було проведено визначення розмiрiв отвору пори нiстатинового кана-
лу з транс-боку БЛМ. За даними статтi [11], молекули з радiусом Стокса, бiльшим за
0,4 нм, виявилися непроникними через однобiчнi нiстатиновi канали. Цей тип нiстатинових
каналiв має ефективний розмiр канального люмена, який виключає будь-яку можливiсть
проникнення молекул з гiдродинамiчним радiусом, бiльшим за радiус глюкози (0,37 нм),
через вхiдний отвiр каналу з цис-боку БЛМ [10–12]. Отже, можна вважати молекулу са-
харози, гiдродинамiчний радiус якої дорiвнює 0,467 нм, першим непроникним НЕ серед
iнших, якi було використано в цiй роботi (табл. 1). Згiдно з методом, описаним в [14], роз-
мiщення непроникної сахарози з цис-боку мембрани проти випробуваного НЕ з транс-боку
дозволило окремо визначати ступiнь заповнення однобiчних каналiв антибiотика рiзними
НЕ тiльки з транс-входу в канал. Показано, що пiсля замiни початкового симетричного вод-
Таблиця 1. Блокування трансмембранного струму через однобiчнi нiстатиновi канали пiсля введення рiзних
НЕ з транс-боку мембрани
Неелектролiт rh, нм
Блокування, % нiстатинових
каналiв
Eтиленглiколь 0,262 ± 0,003 67,9± 6,8
Глiцерин 0,308 ± 0,002 13,3± 3,3
Глюкоза 0,370 ± 0,010 2,0± 2,0
Сахароза 0,467 ± 0,005 —
ПЕГ 300 0,6± 0,02 0,0± 2,0
Пр и м i т ка . rh — гiдродинамiчнi радiуси НЕ, за [14].
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №9 191
но-сольового розчину сахарози на етиленглiколь з транс-боку БЛМ вiдбувається зменшен-
ня величини провiдностi нiстатинових каналiв. Подальша послiдовна замiна етиленглiколю
з транс-боку БЛМ на бiльшi за розмiром молекули НЕ вiдновлює провiднiсть нiстатинових
каналiв, визначену на початку експерименту в 100 ммоль/л КСl з непроникною сахарозою
(див. табл. 1). Максимальне заповнення однобiчного нiстатинового каналу НЕ, прикладени-
ми з транс-боку, було отримано для етиленглiколю, який заблокував K+-струм на 67,9%.
Замiна сахарози з транс-боку на бiльшу за етиленглiколь молекулу глiцерину знижува-
ла мембранний струм лише на 13,3%, що є результатом меншої проникностi глiцерину,
порiвняно з етиленглiколем, через транс-вхiд однобiчного каналу нiстатину. Найщiльнi-
ше заповнення канальної порожнини незарядженими молекулами етиленглiколю залиша-
ло найменшу кiлькiсть iонiв калiю, якi проходять через однобiчнi нiстатиновi канали, що
знижувало їх провiднiсть до мiнiмуму, доступного серед iнших НЕ, використаних в роботi
(див. табл. 1). Тому, можна вважати, що тiльки молекули етиленглiколю з гiдродинамiчним
радiусом 0,262 нм можуть вiльно проходити через водний люмен однобiчного нiстатинового
каналу. Розмiщення глiцерину з транс-боку призвело тiльки до 13,3% зниження K+-струму
через однобiчнi нiстатиновi канали, а подальша замiна сахарози з транс-боку на бiльшi за
розмiром молекули глюкози та ПЕГ 300, 400 або 600 майже не змiнювала K+-провiдностi
нiстатинових каналiв, що дозволяє вважати не тiльки молекули сахарози, а й бiльшi за роз-
мiром НЕГ непроникними через канали цього антибiотика з транс-боку БЛМ. Однобiчна
дiя iншої блокувальної сполуки — тетраметиламонiю (ТМА), визначена на нiстатинових
каналах з цис-боку, дозволяє вважати, що цi канали вбудовуються в БЛМ таким чином,
що бiльшiсть каналiв обернена в цис-вiддiлення боком, доступним для ТМА й ДМГТ, тодi
як протилежний бiк у транс-вiддiленнi недосяжний для них. При цьому можна припусти-
ти, що цис- i транс-отвори пор однобiчних нiстатинових каналiв мають рiзнi розмiри, як
вiдзначено в статтях [10, 11]. Отже, незважаючи на певне розташування заряду вздовж
однобiчних нiстатинхолестеринових пор, згiдно з яким бiльшiсть негативного потенцiалу
сконцентровано бiля бiльш широкого отвору каналу [13], звуження нiстатинових каналiв
з транс-боку також може запобiгати взаємодiї нiстатину з полярною голiвкою блокатора.
Особливо, якщо негативно заряджений катiонселективний сайт, з яким блокатор потенцiйно
може зв’язуватись, знаходиться всерединi канального люмена.
Вiдомо, що нiстатин належить до великої родини полiєнових антибiотикiв, якi викорис-
товуються як ефективний засiб для лiкування грибкових захворювань [9]. Основна причи-
на цитотоксичностi нiстатину та iнших полiєнових антибiотикiв полягає в утвореннi ними
пор у плазматичних мембранах клiтин-мiшеней. Незважаючи на iстотну специфiчнiсть до
клiтин-мiшеней, яка може залежати вiд лiпiдного складу їх плазматичних мембран [13],
трансмембраннi пори полiєнових антибiотикiв формуються як у нативних, так i в шту-
чних мембранах. Тому утворення каналiв у лiпiдному бiшарi може бути одним iз спiльних
етапiв у механiзмах дiї цих антибiотикiв, що не обов’язково потребує наявностi тих факто-
рiв, якi зазвичай визначають високу тканинну i видову специфiчнiсть зазначених сполук.
Однак можливо, що геометрiя їх канальних люменiв i суцiльна структура мембранозв’яза-
них олiгомерiв вiдрiзняються, що може приводити до певних розбiжностей iон-провiдних
властивостей i рiзної спроможностi полiєнових антибiотикiв до взаємодiї з фiзiологiчно ва-
жливими речовинами, якi впливають на процес перерозподiлу iонiв через мембрану клi-
тин-мiшеней [10, 13]. Промiжний 13,3% iнгiбуючий ефект на iонну провiднiсть, визначений
в присутностi глiцерину з транс-боку однобiчних каналiв нiстатину (див. табл. 1), може вiд-
буватися завдяки неповному заповненню НЕ канальної порожнини, причиною якого є зву-
192 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №9
ження транс-входу, оскiльки водна пора iдеально цилiндричної форми з однаковими цис-
i транс-отворами має бути повнiстю проникною для НЕ або непроникною взагалi. Виходя-
чи з припущення, що найвужча дiлянка каналу близька за розмiром до найменшої частково
проникної молекули НЕ [14], очевидний радiус звуження однобiчного нiстатинового каналу
має бути приблизно таким самим як гiдродинамiчний радiус глiцерину (0,308 нм).
Кiнетикою зв’язування ДМГТ з однобiчними нiстатиновими каналами не виявлено ко-
оперативностi, що дало змогу припустити таке: цей блокатор зв’язується лише з одним
негативно зарядженим центром каналу (див. рис. 2). Причому, зв’язування з ДМГТ ви-
явилось досить специфiчним (pK = 4,77). Таким чином, ДМГТ, який на вiдмiну вiд ТМА
належить до гетероциклiчних сполук, був значно ефективнiшим блокатором провiдностi
нiстатинових каналiв [12]. Прикладання тетраетиламонiю (ТЕА) до цис-входу нiстатино-
вого каналу в дiапазонi концентрацiй 0,1–10,0 ммоль/л не змiнювало трансмембранного
струму в базовому розчинi хлориду калiю, тодi як ТМА викликав iстотне зниження цьо-
го струму [12]. Тому можна припустити, що ефективний радiус цис-входу до однобiчно-
го нiстатинхолестеринового канального комплексу краще збiгається з радiусом молекули
ТМА (0,322 нм), порiвняно з бiльшою за розмiром молекулою ТЕА (0,385 нм). Це дало
змогу вважати люмен нiстатинового каналу майже цилiндричним, оскiльки рiзниця мiж
ширшим ефективним радiусом цис-входу (0,322 нм) i трохи вужчим очевидним радiусом
транс-входу (0,308 нм) забезпечує дуже малий кут нахилу внутрiшнiх стiнок каналу. Такий
висновок добре узгоджується з будовою однобiчного нiстатинхолестеринового канального
комплексу, запропонованою ранiше [10, 11]. Незначнi розбiжностi мiж розмiрами отворiв
пор однобiчних нiстатинових каналiв з протилежних бокiв мембрани, майже не дають пiд-
став припускати, що однобiчний блокувальний ефект ТМА або ДМГТ опосередкований
наявнiстю звуження з транс-боку канального люмена. Це свiдчить на користь класичної
моделi однобiчного нiстатинхолестеринового комплексу, згiдно з якою негативний потенцiал
катiонселективного центра локалiзовано в цис-отворi пори, що створює сприятливi умови
для зв’язування ДМГТ або ТМА тiльки з цис-боку модифiкованої БЛМ [10, 11].
Таким чином, згiдно з результатами дослiдження, найсприятливiшi умови для викори-
стання ДМГТ як новiтнього блокатора iонних каналiв були пiдiбранi на катiонселективних
каналах з приблизним розмiром отвору пори 0,3 нм.
1. Романенко А. В., Шепелев С. Е. Влияние B1-гиповитаминоза на эффективность нервно-мышечной
передачи в диафрагме мыши // Нейрофизиология. – 2007. – 39, № 4./5. – С. 416–418.
2. Романенко О.В., Шепелєв С. Е. Вплив алiментарного дефiциту вiтамiну B1 на спонтанне та викликане
вивiльнення трансмiтера в нервово-м’язевих синапсах мишi // Там же. – 2008. – 40, № 4. – С. 322–330.
3. Романенко О.В., Шепелєв С. Е. Корегування тiамiном нервово-м’язевої передачi при B1-гiповiтамi-
нозi // Клiн. та експерим. патологiя. – 2008. – 7, № 1. – С. 92–97.
4. Романенко A.В., Гнатенко В.M., Владимирова И.A., Вовк A.И. Пре- и постсинаптическая модуля-
ция нейромышечной передачи тиазолиевым аналогом витамина B1 в гладких мышцах // Нейрофи-
зиология. – 1995. – 27, № 5./6. – С. 375–386.
5. Романенко А.В., Вовк A.И., Шатурский O.Я. Еффекты тиазолиевых аналогов витамина B1 на ней-
ро-мышечную передачу и индуцированое α-латротоксином высвобождение трансмиттера в скелетних
мышцах // Там же. – С. 368–374.
6. Oliveira F.A., Galan D.T., Ribeiro A.M., Cruz J. S.Thiamine deficiency during pregnancy leads to cere-
bellar neuronal death in rat offspring: role of voltage-dependent K+ channels // Brain Res. – 2007. –
1134. – P. 79–86.
7. Bettendorff L. A non-cofactor role of thiamine derivatives in excitable cells? // Arch. Phys. Biochem. –
1996. – 104. – P. 745–751.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №9 193
8. Shatursky O.Ya., Volkova T.M., Romanenko O.V., Himmelreich N.H., Grishin E.V. Vitamin B1 thiazole
derivative reduces transmembrane current through ionic channels formed by toxins from black widow spider
venom and sea anemone in planar phospholipid membranes // Biochim. et biophys. acta. – 2007. – 1768. –
P. 207–217.
9. Baas B., Kindt K., Scott A. et al. Activity and kinetics of dissociation and transfer of amphotericin B from
a novel delivery form // AAAPS Pharmsci. – 1999. – 1, No 3. – P. 10–12.
10. Marty A., Finkelstein A. Pores formed in lipid bilayer membranes by nystatin // J. Gen. Physiol. – 1975. –
65. – P. 515–526.
11. Holz R., Finkelstein A. The water and nonelectrolyte permeability induced in thin lipid membranes by the
polyene antibiotics nystatin and amphotericin B // Ibid. – 1970. – 56. – P. 515–526.
12. Борисова М.П., Ермишкин Л.Н., Зильберштейн А.Я. Блокаторы полиеновых каналов в липидном
бислое // Биофизика. – 1978. – 23, № 7. – С. 1093–1094.
13. Brutyan R.A., McPhie P. On the one-sided action of amphotericin B on lipid bilayer membranes // J. Gen.
Physiol. – 1996. – 107. – P. 69–78.
14. Krasilnikov O.V., DaCruz J. B., Yuldasheva L.N. et al. A novel approach to study the geometry of the
water lumen of ion channels: Colicin Ia channels in planar lipid bilayers // J. Membrane Biol. – 1998. –
161, No 1. – P. 83–92.
Надiйшло до редакцiї 03.03.2009Iнститут бiохiмiї iм. О.В. Паладiна
НАН України, Київ
Нацiональний медичний унiверситет
iм. О.О. Богомольця, Київ
О.Ya. Shatursky, O.V. Romanenko, N. H. Himmelreich
The vitamin B1 structural analogue
3-decyloxycarbonylmethyl-4-methyl-5-(β-hydroxyethyl)thiazole chloride
(DMHT) blocks transmembrane current through ionic channels created
by nystatin in bilayer lipid membranes
The application of 0.1 mM of vitamin B1 (thiamine) structural analogue, 3-decyloxycarbonylmethyl-
4-methyl-5-(β-hydroxyethyl)thiazole chloride (DMHT) from the cis-side of a cholesterol-containing
phospholipid bilayer membrane in a symmetric solution of 100 mM KCl reversibly reduced the
conductance of nystatin channels reconstituted from the same side of the membrane by (67 ± 3)%.
The conductance of nystatin channels applied to the cis-side of the bilayer membrane remai-
ned unaffected, when DMHT was introduced separately to the opposite trans-side of the modifi-
ed membrane. The inhibition kinetics for nystatin channels with DMHT showed no cooperativity
allowing to expect that negatively charged ionogenic groups of these channels formed one DMHT
binding site per channel. Relatively high pK of binding with nystatin channels (4.77) suggests that
this site provides a specific interaction with DMHT.
194 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №9
|