Новый класс разобщителей окислительного фосфорилирования на основе Алкил производные флуоресцентного красителя 7-нитро-бензоксодиазола (NBD) способны разобщать окислительное фосфорилирование митохондрий.
студент
МГУ им. , химический факультет
s. *****@***ru
Окислительное фосфорилирование один из центральных процессов метаболизма клетки, приводящий к синтезу АТФ. Синтез АТФ осуществляет АТФаза, которая использует для фосфорилирования энергию электрохимического потенциала, создаваемого при работе белков дыхательной цепи. Разобщенное дыхание наблюдается в том случае, когда электрохимический потенциал рассеивается без синтеза АТФ. Низкомолекулярные соединения, вызывающие диссипациюрассеивающие электрохимического электрохимический потенциала за счет переноса протонов через внутреннюю мембрану митохондрий, называются разобщителями. Показано, что разобщение снижает уровень образования активных форм кислородаАФК [1][1], а хронический прием разобщителей в малых дозах снижает негативные последствия окислительного стресса [2][2]. Это делает поиск новых разобщителей перспективной научной задачей. Наличие флуоресцентных разобщителей позволило бы легко детектировать их внутриклеточное и тканевое и внутриклеточное распределение и изучать механизм действия. На данный момент примеры таких разобщителей ограничиваются только производными родамина [3][3].
Согласно схеме[4]
Ннами было замечено, что производные флуоресцентного красителя NBD являются ионофорами, что позволило допустить, что данные соединения будут являться разобщителями. Для подтверждения данного предположения был
синтезирован набор 4-алкиламино-7-нитробензоксодиазолов (CnNBD) с n = 12, 10, 8, 9 и 6 атомов углерода. Синтез проводили при комнатной температуре в течение суток. Продукт очищали колоночной хроматографией и анализировали методом LC-MS. Выход составлял 50-65% [4].
Все указанные соединения индуцировали ток на бислойной липидной мембране (БЛМ). При этом наблюдалась хорошая корреляция между гидрофобностью соединений и их активностью в качестве ионофора, что, по-видимому, связано с увеличением их проницаемости через мембрануы с ростом гидрофобности. Изучение протонной селективности БЛМ в присутствиидля С10NBD показало, что селективным протонофором данное соединение является только в узком диапазоне pH~9, что несколько ниже его рКа, которое равно ???10.53. Опыты на выделенных митохондриях (МХ) печени крысы показали, что соединения CnNBDизучаемые производные эффективно снижают потенциал на внутренней мембране митохондрий МХ и увеличивают скорость дыхания в микромолярных концентрациях (C50~10мкМ). Наиболее эффективным разобщителем оказалось производное C8NBD, в то время как, C10NBD проявляло меньшую активность. При этом на БЛМ C10NBD было более что не коррелирует с активеноностью в качестве ионофора на БЛМ. Изучение протонной проводимости на выделенных митохондриях печени крысыМХ по набуханию в среде с ацетатом калия также подтвердило наибольшую активность производного С8NBD. В работах [5] [4] [5] показано, что действие многих разобщителей на МХ является белок белок опосредованным. Действительно, 6-кетоахолестанол эффективно ингибировал разобщающее действие соединений CnNBD, что, согласно литературе, также указывает на подтверждает их белок опосредованный механизм действия.
Изучение внутриклеточного распределения CnNBD проводилось на клетках дикого типа дрожжей S. cerevisiae. Было показано, что С10NBD активно накапливается во внутриклеточном пространстве. При этом наблюдалась слабая колокализация с митохондриальным маркером TMRE, что говорит о статистическом неспецифическом распределении данного разобщителя между мембранными органеллами клетки.
[1] | Korshunov S. S.et al.//FEBS Letters, 1998, V. 435, P. 215-218. |
[2] | Caldeira da Silva C. C, et al.// Aging Cell, 2008, V. 7, P. 552-560. |
[3] | Antonenko Y. N. et al.// J Biol Chem., 2011, V. 286(20), P. 17831-17840. |
[4] | Starkov A. A., Dedukhova V. I., Skulachev V. P.//FEBS Letters, 1994, V. 355, P. 305-308. |
[5] | Andreyev A. Yu., et al//Eur. J. Biochem., 1989, V. 182, P. 585-592. |
[1] | Korshunov S. S.,Skulachev V. P., Starkov A. A. // FEBS Letters 1997. V. 416. P. 15-18. |
[2] | Caldeira da Silva C. C. et al. // Aging Cell 2008. V. 7(4). P. 552-560. |
[3] | Antonenko Y. N. et al. // J Biol Chem. 2011. V. 286(20). P. 17831-17840. |
[4] | Cardoso R. M. et al. // J Phys Chem B. 2010. V. 114(49). P. 16337-16346. |
[5] | Starkov A. A., Dedukhova V. I., Skulachev V. P. // FEBS Letters 1994. V. 355. P. 305-308. |
