РОЛЬ РІАНОДИНЧУТЛИВИХ Са2+-КАНАЛІВ У РЕГУЛЯЦІЇ ДИХАННЯ МІТОХОНДРІЙ ПЕЧІНКИ ЩУРІВ

N. Kupynyak, O. Ikkert, V. Manko

Анотація


Досліджено роль mRyRs у регуляції мітохондріального дихання гепатоцитів щурів за різної позамітохондріальної концентрації Ca2+ та окиснення сукцинату, пірувату і α-кетоглутарату. Ізольовані мітохондрії отримували методом диференційного центрифугування. Інтактність отриманих мітохондрій визначали методом електронної мікроскопії. АТФ-азну активність суспензії мітохондрій, як показник відсутності залишків плазматичної мембрани та мембран ендоплазматичного ретикулуму, визначали на основі змін вмісту неорганічного фосфату в середовищі після інкубації мітохондрій з еозином Y, оубаїном і тапсигаргіном. Швидкість дихання реєстрували полярографічним методом з використанням електрода Кларка. Для з’ясування ролі mRyRs у регуляції мітохондріального дихання суспензію мітохондрій преінкубували з ріанодином у концентрації 0,05 мкмоль/л або вносили його у концентрації 0,1 мкмоль/л безпосередньо в полярографічну комірку. Встановлено, що після преінкубації суспензії мітохондрій з ріанодином упродовж 5 та 10 хв за окиснення сукцинату відбувається зниження споживання кисню. Унаслідок безпосереднього внесення ріанодину до мітохондрій у полярографічну комірку з концентрацією Са2+ в середовищі 0,1 і 1 мкмоль/л за окиснення сукцинату швидкість споживання кисню зменшилася у станах S4, S3 та S4АТФ. За окиснення пірувату преінкубація мітохондрій з ріанодином спричиняла зниження споживання кисню, як і після безпосереднього внесення ріанодину в полярографічну комірку з концентрацією Са2+ у середовищі 0,1 мкмоль/л. За концентрації Са2+ у середовищі 1 мкмоль/л зареєстроване збільшення швидкості споживання кисню під впливом ріанодину у станах S4 та S3 на 12,2 і 17,2 % відповідно. Споживання кисню мітохондріями за окиснення α-кетоглутарату після додавання ріанодину в полярографічну комірку з концентрацією Cа2+ 0,1 мкмоль/л у середовищі зростало у станах S4 та S3, а в середовищі з концентрацією Cа2+ 1 мкмоль/л – зростало у стані S4 на 19,1 % та зменшилось у стані S4АТФ на 14,6 %. Аналіз даних дає змогу стверджувати, що у мітохондріях гепатоцитів mRyRs є важливою ланкою адаптативного регуляторного зв’язку між величиною мембранного потенціалу мітохондрій та інтенсивністю їхнього дихання за низьких значень позамітохондріальної концентрації Са2+ й окиснення пірувату. Якщо ж переважає окиснення α-кетоглутарату чи позамітохондріальна концентрація Са2+ є високою, то надходження Са2+ за участю mRyRs призводить до пригнічення процесів дихання.

Повний текст:

PDF

Посилання


Babich L. H., Shlykov S. H., Kosterin S. O. Transportuvannia ioniv Sa v mitokhondriiakh hladenkykh miaziv // Ukr. biokhim. zhurnal. 2014. T. 86. Vyp. 6. S. 18–30.

Babskyi A. M. Vlyianye adrenalyna na okyslytelnoe fosforylyrovanye y obmen yonov kaltsyia v mytokhondryiakh pecheny y slyzystoi obolochky tonkoho kyshechnyka krysy: avtoref. dys. … kand. byol. nauk: 03.00.13. Pushchyno, 1985. 20 s.

Babskyi A. M., Kondrashova M. N., Shostakovskaia Y. V. Deistvye y posledeistvye adrenalyna na dykhanye mytokhondryi // Fyzyol. zhurnal. 1985. Vyp. 31. S. 301–306.

Babskyi A. M., Stefankyv Yu. S., Kondrashova M. N. Substratno-hormonalnaia systema yantarnaia kyslota – katekholamyny. Novye dannye // Mytokhondryy v patolohyy. Pushchyno: ONTY, 2001. S. 14–21.

Zakharchenko M. V., Kondrashova M. N., Khunderiakova N. V. Vazhnost sokhranenyia byofyzycheskoi orhanyzatsyy yzolyrovannykh mytokhondryi dlia vyiavlenyia fyzyolohycheskoi rehuliatsyy ykh funktsyi // Byofyzyka. 2011. Vyp. 56. S. 840–847.

Kosteryn S. A, Bratkova N. F., Babych L. H. y dr. Vlyianye ynhybytorov enerhozavysymykh Ca2+-transportyruiushchykh system na kaltsyevye nasosy hladkomyshechnoi kletky // Ukr. biokhim. zhurnal. 1996. T. 68. Vyp. 6. S. 50–61.

Kravenska Ye. V. Nespetsyfichna pronyknist vnutrishnoi membrany mitokhondrii ta yii modyfikatsiia kationamy metaliv: avtoref. dys. ... kand. biol. nauk: 03.00.13. Lviv, 2010. 20 s.

Manko V. V. Systemy transportuvannia Sa2+ u sekretornykh klitynakh ekzokrynnykh zaloz: monohrafiia. Lviv: LNU Ivana Franka, 2011. 271 s.

Merlavskyi V. M., Ikkert O. V., Manko V. V. Vplyv Sa2+ na protsesy dykhannia hepatotsytiv za umov streptozototsynindukovanoho tsukrovoho diabetu // Visn. Lviv. un-tu. Ser. biol. 2015. Vyp. 70. S. 294–304.

Nalyvaiko N. V., Vovkanych L. S., Dubytskyi L. O. Porivnialnyi analiz mekhanizmiv vzaiemodii kationiv dvovalentnykh metaliv z Na+ /Ca2+ i Sa2+/H+ -obminnykamy mitokhondrii pechinky // Visn. Khark. nats. un-tu. Biofiz. visn. 2006. Vyp. 17. S. 48–53.

Slynchenko N. N., Bratkova N. F., Kosteryn S. A. y dr. Vlyianye eozyna Y na katalytycheskuiu y funktsyonalnuiu aktyvnost Mg2+, ATF-zavysymoho kaltsyevoho nasosa plazmatycheskoi membrany hladkomyshechnykh kletok // Byokhymyia. 1998. T. 63. Vyp. 6. S. 812–819.

Altschafl B. A, Beutner G., Sharma V. K. et al. The mitochondrial ryanodine receptor in rat heart: A pharmaco-kinetic profile // Biochim. Biophys. Acta. 2007. Vol. 1768. N 7. P. 1784–1795. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2007.04.011

Aperia A., Akkuratov E. E., Fontana J. M., Brismar H. Na+-K+-ATPase, a new class of plasma membrane receptors // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2016. Vol. 310. N. 7. P. 491–495. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00359.2015

Beutner G., Sharma V. K., Lin L. et al. Type 1 ryanodine receptor in cardiac mitochondria: transducer of excitation-metabolism coupling // Biochim. Biophys. Acta. 2005. Vol. 1717. N 1. P. 1–10.

Beutner G., Sharma V., Giovannucci D. et al. Identification of a ryanodine receptor in rat heart mitochondria // J. Biol. Chem. 2001. Vol. 276. N 24. R. 21482–21488.

Chance B., Williams G. Respiratory enzymes in oxidative phosphorylation. The steady state // J. Biol. Chem. 1955. Vol. 217. P. 409–427.

Denton R. M. Regulation of mitochondrial dehydrogenases by calcium ions // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Vol. 1787. N 11. P. 1309–1316. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2009.01.005

Fiske C. H., SubbaRow Y. The colometric determination of phosfhorus // J. Biol. Chem. 1925. N 66. P. 375–400.

Gunter T. E., Pfeiffer D. R. Mechanisms by which mitochondria transport calcium // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 1990. Vol. 258. N 5. P. 755–786. https://doi.org/10.1152/ajpcell.1990.258.5.C755

Gunter T. E., Sheu S. S. Characteristics and possible functions of mitochondrial Ca2+ transport mechanisms // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Vol. 1787. N 11. P. 1291–1308. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2008.12.011

Gunter T. E., Sheu S. S. Characteristics and possible functions of mitochondrial Ca2+ transport mechanisms // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Vol. 1787. P. 1291–1308. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2008.12.011

Gunter T. E., Yule D. I., Gunter K. K. et al. Calcium and mitochondria // FEBS Letters. 2004. Vol. 567. N 1. P. 96–102. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2004.03.071

Hoppe U. C. Mitochondrial calcium channels // FEBS Lett. 2010. Vol. 584. N 10. P. 1975–1981. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2010.04.017

Jakob R., Beutner G., Sharma V. et al. Molecular and functional identification of a mitochondrial ryanodine receptor in neurons // Neuroscience Lett. 2014. Vol. 575. P. 7–12. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2014.05.026

Jonson D., Lardy H. Methods in Enzymology. New York. 1967. Vol. 10. P. 94–102.

Kupynyak N. I., Ikkert O. V., Shlykov S. G. et al. Mitochondrial ryanodine‐sensitive Ca2+ channels of rat liver // Cell Biochem. Funct. 2017. Vol. 35. N 1. P. 42–49. https://doi.org/10.1002/cbf.3243

Lowry O., Rosebroughh N., Farr A. Protein measurement with the Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193, N 1. P. 265–275.

Panov A.V., Scaduto R.C. Influence of calcium on NADH and succinate oxidation by rat heart submitochondrial particles // Arch. Biochem. Biophys. 1995. Vol. 316 N 2. P. 815–820. https://doi.org/10.1006/abbi.1995.1109

Pierebon N., Renard-Rooney D. C., Gaspers L. D. Ryanodine receptors in liver // J. Biol. Chem. 2006. Vol. 45. P. 34086–34095. https://doi.org/10.1074/jbc.M607788200

Reynolds E. S. The use of lead citrate at high pH as an electronopaque stain in electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. Vol. 17. P. 208–212. https://doi.org/10.1083/jcb.17.1.208

Rizzuto R., Bastianutto C., Brini M. et al. Mitochondrial Ca2+ homeostasis in intact cells // J. Cell Biol. 1994. Vol. 126. P. 1183–1194. https://doi.org/10.1083/jcb.126.5.1183

Rizzuto R., Marchi S., Bonora M. et al. Ca2+ transfer from the ER to mitochondria: when, how and why // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Vol. 1787. N 11. P. 1342–1351. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2009.03.015

Sparagna G. C., Gunter K.K., Sheu S.S., Gunter T.E. Mitochondrial calcium uptake from physiological-type pulses of calcium. A description of the rapid uptake mode // J. Biol. Chem. 1995. Vol. 270. N 46. P. 27510–27515. https://doi.org/10.1074/jbc.270.46.27510

Thastrup O., Cullen P. J., Drøbak B. K. et al. Thapsigargin, a tumor promoter, discharges intracellular Ca2+ stores by specific inhibition of the endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. Vol. 87. P. 2466–2470. https://doi.org/10.1073/pnas.87.7.2466

Xu Z., Zhang D., He X. et al. Transport of salcium ions into mitochondria // Curr Genomics. 2016. Vol. 17. N 3. P. 215–219. https://doi.org/10.2174/1389202917666160202215748




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2017.76.24

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.