научный журнал по биологии Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии ISSN: 0233-4755

ГЛУХОВА Н.В., ЕВСТИГНЕЕВ Д.А., КУЗНЕЦОВА И.В. — 2009 г.

Механизм, лежащий в основе потенциал-зависимого действия 4-аминопиридина (4-АП), изучен в экспериментах на миелинизированных нервных волокнах амфибий (Rana ridibunda Pallas) с помощью внеклеточной регистрации электрической активности в присутствии агентов, усиливающих калиевый ток (бескалиевый раствор и оксид азота (NO)) и подавляющих натриевый ток (тетродотоксин). Суммарную деполяризацию мембраны во время активности нервных волокон оценивали по площади потенциалов действия (ПД), вычисляемой путем численного интегрирования функции зависимости потенциала от времени в заданном интервале. При снижении суммарной деполяризации мембраны тетродотоксином (при падении амплитуды ПД не более чем на 20%) происходило увеличение длительности следовой деполяризации (СД), что подтверждает зависимость временного хода СД в присутствии 4-АП от соотношения быстрых и медленных калиевых токов. В отсутствие 4-АП бескалиевый раствор или NO вызывали усиление калиевого тока через быстрые калиевые каналы, что приводило к укорочению ПД, уменьшению СД и генерации кратковременной следовой гиперполяризации (СГ) в конце суженного ПД. В присутствии 4-АП, блокирующего быстрые калиевые каналы, эти агенты усиливали калиевый ток через незаблокированные медленные калиевые каналы, что приводило к более быстрому развитию вызванной 4-АП медленной СГ. Усиление бескалиевым раствором и NO медленной СГ, вызванной 4-АП, подтверждает предположение, что СГ обусловлена активацией медленного калиевого тока, и противоречит идее разблокирования быстрых калиевых каналов. Все проанализированные проявления потенциал-зависимого действия 4-АП в миелинизированных нервных волокнах амфибий могут быть объяснены активацией медленного калиевого тока, нарастающего по мере деполяризации, и уменьшением доли быстрых калиевых каналов, участвующих в реполяризации мембраны.

ВОЛКОВА Е.Г., КУРЧАШОВА С.Ю., ПОЛЯКОВ В.Ю., ШЕВАЛЬ Е.В. — 2009 г.

Поровые комплексы представляют собой сложные многокомпонентные белковые структуры, выявляемые в составе ядерной оболочки, где они осуществляют ядерно-цитоплазматический транспорт, и в составе стопок мембран эндоплазматического ретикулума, поровых пластинок (annulate lamella). При избыточной экспрессии некоторых нуклеопоринов в цитоплазме обнаруживают многочисленные гранулы, которые, по некоторым данным, являются поровыми пластинками. В работе с использованием корреляционной световой и электронной микроскопии проанализирована структура POM121-содержащих гранул. Ультраструктурный анализ показал, что POM121-содержащие гранулы – это не поровые пластинки, а скопления мембранных трубок и пузырьков эндоплазматического ретикулума. Таким образом, POM121 при гиперэкспрессии не способен индуцировать формирование поровых пластинок. Обсуждаются механизмы самоорганизации нефункциональных образований (таких, как описанные в работе скопления мембран ретикулума) и возможное участие такого рода механизмов в формировании клеточных органелл.

ПОЛАДЯН А., ТРЧУНЯН А., ТРЧУНЯН К. — 2009 г.

Бактерии Escherichia coli, выращенные в анаэробных условиях в кислой среде (рН 5.5), при гиперосмотическом шоке поглощают ионы калия в основном через Kup-систему, работа которой связана с уменьшением потоков протонов из клетки. Показано, что не поглощение К+, а секреция Н+ из бактерий при введении глюкозы подавляется с помощью N,N-дициклогексилкарбодиимида (DCC). При этом ингибирующий эффект DCC на потоки Н+ выражен у trkA-мутанта с дефектами по калиевому транспорту. Потоки К+ и Н+ зависят от величины гиперосмотического стресса как в отсутствие, так и в присутствии DCC. Зарегистрированы падение окислительно-восстановительного потенциала среды и выделение Н2, нечувствительное к DCC. Установлено, что значительное выделение Н2 происходит у trkA-мутанта с нарушенной Кup-системой и atpD-мутанта, у которого не работает F0F1--аза, но выделение молекулярного водорода существенно подавлено у hyc, но не hyf-мутантов с дефектами в гидрогеназах 3 (Hyd-3) и 4 (Hyd-4). При этом скорость поглощения К+ заметно ниже у hyfR и hyfB-R, но не hyсЕ или hyfA-B-мутантов, а транспорт Н+ уменьшен и чувствителен к DCC у hyf, но не у hyc-мутантов. Результаты указывают на связь поглощения К+ через Kup-систему с активностью Hyd-4. Предлагаются новые варианты проявления активности некоторых из hyf-генов у E. coli при росте бактерий в среде с рН 5.5. Возможно, что гены hyfB-R, которые экспрессируются в кислой среде, или их продукты, каким-то образом связаны с геном, кодирующим Kup-белок, либо существует связь с самой Kup-системой.

КОМПАНЕЦ В.О., МАХНЕВА З.К., МОСКАЛЕНКО А.А., ПИЩАЛЬНИКОВ Р.Ю., РАЗЖИВИН А.П., СТЕПАНЕНКО И.А., ЧЕКАЛИН С.В. — 2009 г.

Исследовали периферический светособирающий комплекс LH2 (B800-850) фотосинтезирующей пурпурной бактерии Allochromatium minutissimum, содержащий каротиноиды (выделенный из клеток дикого типа), а также комплекс, практически не содержащий каротиноиды (выделенный из клеток, выращенных в присутствии дифениламина). Показали, что под действием лазерных фемтосекундных импульсов с длиной волны в диапазоне 1200–1500 нм происходит двухфотонное возбуждение комплекса LH2, которое можно наблюдать по флуоресценции молекул бактериохлорофилла спектральной формы В850 (молекул бактериохлорофилла кольцевого агрегата, охваченных экситонным взаимодействием). Спектры двухфотонного возбуждения комплекса LH2, содержащего каротиноиды и бескаротиноидного, практически не различаются. В этих спектрах наблюдается широкая полоса поглощения с максимумом около 1350 (675) нм (ширина на полувысоте примерно 240 (120) нм). Делается вывод о том, что полоса с максимумом около 1350 (675) нм в спектре двухфотонного возбуждения комплекса LH2 Allochromatium minutissimum не имеет отношения к каротиноидам и не может интерпретироваться как результат двухфотонного возбуждения оптически запрещенного уровня S0 S1 каротиноидов. Обсуждается возможная природа этой полосы.

ЗАГИДУЛЛИН В.Э., ЛОГИНОВА М.Ю., ОСТРОВСКИЙ М.А., ПАЩЕНКО В.З., РОСТОВЦЕВА Е.В., РУБИН А.Б., ФЕЛЬДМАН Т.Б. — 2009 г.

В модельных условиях избыточного накопления полностью-транс-ретиналя в мембранах фоторецепторов показано, что ретиналь вступает во взаимодействие с аминогруппами родопсина и липидов, приводя к образованию, как минимум, трех различных флуорофоров, квантовый выход флуоресценции которых в 20–40 раз выше квантового выхода флуоресценции полностью-транс-ретиналя. Эти производные ретиналя могут быть предшественниками фото- и цитотоксичных флуорофоров липофусциновых гранул, в частности, А2Е. Описаны спектральные характеристики производных ретиналя. Методом пикосекундной лазерной флуориметрии исследованы кинетики затухания флуоресценции свободного и связанного полностью-транс-ретиналя, определены центры свечения и их реальные времена жизни. Согласно расчетам, кинетика затухания производных ретиналя трехкомпонентная, с характерными временами 48, 208 и 900 пс, а свободного ретиналя – моноэкспоненциальная, с характерным временем 31 пс. Обсуждается природа флуорофоров, имеющих эти времена затухания.

МАНУХИН Б.Н., НЕСТЕРОВА Л.А. — 2009 г.

На синаптосомальных мембранах головного мозга крыс исследовано связывание специфических неселективных антагонистов 1-адренорецепторов [3H]празозина и 2-адренорецепторов [3H]RX821002. Установлено, что для 1-адренорецепторов лиганд-рецепторное взаимодействие соответствует модели: один пул рецепторов и присоединение двух молекул лиганда к одному рецептору. Параметры связывания [3H]празозина – Kd = 1.56 ± 0.17 нМ, Bmax = 30.25 ± 1.78 фмоль/мг белка, n = 2. Для 2-адренорецепторов лиганд-рецепторное взаимодействие соответствует той же модели. Параметры связывания [3H]RX821002 – Kd = 1.94 ± 0.08 нМ, Bmax = 12.77 ± 3.17 фмоль/мг белка, n = 2. Для своих антагонистов константы диссоциации (Kd) приблизительно одинаковы (1.56 ± 0.17 и 1.94 ± 0.08 нМ соответственно), а концентрация 2- адренорецепторов в 2 раза ниже (30.25 ± 1.78 и 12.77 ± 3.17 фмоль/мг белка). Эффективность (E = Bmax/2Kd) связывания лиганда -адренорецепторами различается в 2.3 раза – (7.46 ± 1.32 и 3.29 ± 0.68 фмоль/мг белка/нМ) для 1- и 2-рецепторов соответственно. Предполагается, что 1- и 2-адренорецепторы в мембранах головного мозга крыс существуют в виде димеров.

ВЕЛИКАНОВ Г.А. — 2009 г.

Представлен критический анализ экспериментальных достижений последних лет в исследовании структуры и свойств стромул – динамичных тонких выступов мембранной оболочки пластид растительных клеток. Обсуждаются перспективы исследования стромул.

ИШЕЕВА О.Д., ПРАДЕДОВА Е.В., САЛЯЕВ Р.К. — 2009 г.

Металл-зависимые супероксиддисмутазы (СОД; [КФ 1.15.1.1]) обнаружены в клетках растений относительно давно, и на сегодня подтверждено их присутствие во многих клеточных компартментах (митохондриях, пластидах, ядрах, пероксисомах, эндоплазматическом ретикулуме, клеточной стенке и цитозоле). Мы установили, что в центральной вакуоле также локализована СОД. Во фракции изолированных вакуолей корнеплодов столовой свеклы (Beta vulgaris L.) обнаружена цианид-чувствительная Cu,Zn-СОД, представленная тремя изоформами. Сопоставление изоферментного состава и активности СОД вакуолей, ядер, пластид и митохондрий, выделенных из клеток корнеплодов, показало, что вакуоли и ядра содержат Cu,Zn-СОД, пластиды – Cu,Zn- и Fe-СОД, митохондрии – тоже две формы (Cu,Zn- и Mn-СОД). Активность фермента из вакуолярной фракции в среднем в 2 раза выше, чем у СОД из фракций изолированных органелл. Ранее высказывалось предположение, что Cu,Zn-СОД может быть локализована на вакуолярной мембране или в примембранном пространстве с цитоплазматической стороны. Активность Cu,Zn-СОД в наших опытах выявлена во фракции изолированных вакуолей, в водных экстрактах, не содержащих детергент, что может свидетельствовать о локализации фермента внутри органелл.

ГРИШИНА Е.В., МАЕВСКИЙ Е.И., ХАУСТОВА Я.В. — 2009 г.

Сопоставлено влияние ингибиторов перекисного окисления липидов (ПОЛ) серусодержащего олигохинона гипоксена, природного флавоноида дигидрокверцетина (ДГК) и ?-ионола (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) на параметры Са-индуцированного выхода кальция из митохондрий (МХ) печени крыс при окислении различных субстратов и на антиоксидантную активность этих препаратов как ингибиторов ПОЛ, индуцированного комплексом Fe2+/ATP, в эмульсии соевых фосфолипидов и в МХ печени крыс. По степени ингибирования ПОЛ исследуемые препараты располагаются в следующем порядке: ?-ионол гипоксен > ДГК. Для 50% торможения потребления кислорода в процессе ПОЛ в суспензии фосфолипидов требовалось ?-ионола 3.2 ± 0.6 мкМ, гипоксена 15.0± 1.1 мкМ и ДГК 19.8 ± 1.7 мкМ. Эффективное снижение скорости спонтанного выхода Са2+ и увеличение времени удержания аккумулированного Са2+ в МХ наблюдалось в присутствии гипоксена. Степень влияния антиоксидантов на кальциевые токи зависела от вида окисляемого субстрата. Эффект гипоксена наиболее выражен при окислении NAD-зависимых субстратов. Делается заключение, что антиоксиданты с различной химической структурой, используемые как противоишемические препараты, различаются своей специфичностью, т.е. избирательностью действия по отношению к перекисным процессам, протекающим в одной и той же системе (МХ), но в разных условиях индукции.

ВИШНЯКОВА Х.С., ГОЛОВКИНА М.С., ДУНИНА-БАРКОВСКАЯ А.Я., КИРЕЕВ И.И., КУЗЕВАНОВ А.В., МЕТЕЛЕВ М.В., СКАЧКОВ И.В. — 2009 г.

Показано значительное угнетение активности фагоцитоза 2-мкм неопсонизированных флуоресцентных латексных частиц культивируемыми макрофагами мыши IC-21 в присутствии эмбриональной сыворотки. Параметры фагоцитоза определяли с помощью флуоресцентной микроскопии и адаптированной программы ImageJ. Доля фагоцитирующих клеток (phagocytosis percent, РР) и среднее число частиц в фагоцитирующих клетках (phagocytosis index, PI) в стандартной культуральной среде Дульбекко (DMEM), содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки (FBS), составляли соответственно 55 ± 5% и 2.0 ± 0.2 частиц/клетку (mean ± SE, n = 8 эксп.). В среде DMEM без сыворотки показатели PP и PI были почти в 2 раза выше и составляли соответственно 92 ± 1% и 4.3 ± 0.2 частиц/клетку (n = 12). Угнетающий эффект сыворотки зависел от ее концентрации. Альбумин в концентрации 10 мг/мл не имитировал действие сыворотки. Это позволяет предположить, что действие сыворотки не связано с экстракцией жирных кислот из мембраны. Поскольку сыворотка является также основным источником экзогенного холестерина, мы проверили, является ли удаление холестерина фактором, стимулирующим фагоцитоз. Холестерин-секвестирующий агент метил- -циклодекстрин в концентрации 5–7 мМ стимулировал, а в концентрации 10 мМ угнетал фагоцитоз в среде без сыворотки. Блокатор коннексиновых каналов карбеноксолон (250–500 мкМ) в большинстве опытов снижал активность фагоцитоза; присутствие сыворотки и метил- -циклодекстрина модулировало этот эффект. Полученные данные свидетельствуют о важной роли сыворотки в регуляции фагоцитоза. Активирующее действие удаления сыворотки может быть отчасти связано с удалением холестерина, что в свою очередь влияет на функционирование интегральных холестерин-зависимых белков, участвующих в механизме фагоцитоза.

РЫБАЛКИНА Е.Ю., СТАВРОВСКАЯ А.А., СТРОМСКАЯ Т.П., ЩЕРБАКОВА Е.А. — 2009 г.

Изучено влияние подавления активности отдельных элементов сигнального пути, контролируемого фосфоинозитол-3-киназой (PI3K/Akt/PTEN/mTOR), на выживаемость опухолевых клеток при действии химиотерапевтических препаратов. В работе использовали специфический ингибитор mTOR рапамицин (Rapa) и девять культивируемых линий клеток опухолей человека разного гистогенеза, различающихся по активности киназы Akt. Среди них три линии, отобранные по лекарственной устойчивости, связанной с гиперэкспрессией P-гликопротеина (Pgp, или по современной терминологии ABCB1). Rapa ингибировал фосфорилирование мишеней белка mTOR. Степень чувствительности клеток к Rapa зависела от активности Akt и не зависела от гиперэкспрессии ABCB1. Подавление функции mTOR в восьми из девяти клеточных линий снижало устойчивость к химиопрепаратам. Изучено влияние Rapa на экспрессию генов белков-транспортеров семейства АВС. Обнаружено, что в половине клеточных линий под действием Rapa изменяется уровень отдельных АВС-белков – снижается в одних и повышается в других. Количество мРНК при этом не изменяется. Эти данные свидетельствуют в пользу того, что дифференциальная регуляция различных АВС-транспортеров может осуществляться на уровне трансляции при участии mTOR.

КОНОНЕНКО В.Л. — 2009 г.

Обзор посвящен феномену хаотических низкочастотных колебаний клеточной мембраны эритроцита, получившему название фликкера эритроцитов. В первой части обзора изложены теоретические модели и методы регистрации фликкера эритроцитов. Описаны и проанализированы связи формы частотного и пространственного спектров хаотических колебаний мембраны с геометрическими и механическими параметрами эритроцита, а также с физическими параметрами окружающей среды. Изложены существующие представления о механизмах возникновения фликкера мембраны.

КОНОНЕНКО В.Л. — 2009 г.

Обзор посвящен феномену хаотических низкочастотных колебаний клеточной мембраны эритроцита, получившему название фликкера эритроцитов. В первой части обзора (Биол. мембраны. 2009. Т. 26. № 5) рассмотрены теоретические модели и методы регистрации фликкера эритроцитов. Во второй части приведены основные экспериментальные данные, проанализированы проблемы идентификации действующих механизмов фликкера, а также взаимосвязей фликкера с функционированием мембраны и с динамикой находящихся в ней белков. Кратко обсуждаются возможности и перспективы медико-диагностического использования фликкера эритроцитов.

КАРАЛКИН П.А., ЛУПАТОВ А.Ю., ЯРЫГИН К.Н. — 2009 г.

При помощи проточной цитофлуориметрии и флуоресцентной микроскопии изучалась способность дендритных клеток (ДК) человека к эндоцитозу синтетических микро- или наноразмерных частиц. ДК были получены из моноцитов крови путем их дифференцировки in vitro в присутствии рекомбинантных цитокинов. Дальнейшее созревание ДК в культуре после добавления в нее факторов созревания приводило к значительному по сравнению с незрелыми ДК увеличению экспрессии молекул главного комплекса гистосовместимости второго класса – HLA-DR и костимулирующих молекул – CD80, CD83, CD86. Активное поглощение флуоресцентных микрочастиц Fluoresbrite-YG диаметром 0.2 мкм было характерно для незрелых ДК и практически полностью прекращалось после их созревания. Снижение фагоцитарной активности ДК после созревания коррелировало с уменьшением экспрессии CD209 – поверхностного мембранного рецептора, участвующего в процессе фагоцитоза. В отличие от микроразмерных частиц поглощение наночастиц Quantum dots-655 не зависело от степени зрелости ДК и, по-видимому, было обусловлено иным механизмом эндоцитоза.

АБРАМОВ А.Ю., ЗИНЧЕНКО В.П., КАСЫМОВ В.А. — 2008 г.

С помощью метода флуоресцентной микроскопии изучено влияние амилоидного -пептида ( ) 1–42 и его короткого участка A 25–35 на продукцию оксида азота (NO) в первичной смешанной культуре нейронов и астроцитов гиппокампа крыс. Обнаружено, что как 1–42, так и 25–35 стимулируют синтез NO в астроцитах, но не в нейронах. Ингибитор индуцибельной NO-синтетазы L-NIL полностью подавлял продукцию NO, уменьшал деполяризацию митохондрий и частично предотвращал гибель нейронов. Скорость продукции NO уменьшалась в среде без Са2+. Антиоксиданты и ингибитор NADPH-оксидазы повышали, а SH-реагент тимеросал понижал скорость синтеза NO.

ЗЕЛЕНИН А.В., МУРАВЕНКО О.В. — 2008 г.

APELL H.-J., CHIZMADZHEV YU. A., LENZ A.A., SCHERBAKOV A.A., SOKOLOV V.S. — 2008 г.

Electrogenic movements of sodium ions in cytoplasmic and extracellular access channel of the Na+, K+-ATPase have been studied by the admittance measurement technique which allows the detection of small changes of the membrane capacitance and conductance induced by phosphorylation of the ion pump. The measurements were carried out on a model system consisting of a bilayer lipid membrane, to which membrane fragments are adsorbed that contain the ion pumps in high density. Small changes of the membrane capacitance and conductance were induced by an externally applied alternating voltage and the effect was measured at various frequencies and in solutions with different Na+ concentrations. The experimentally observed frequency dependences were explained using a theoretical model assuming that Na+ movement through the cytoplasmic access channel occurs in one step and in the extracellular access channel, in two steps. The phosphorylation of the protein by ATP leads to a block of the cytoplasmic access channel and an opening the extracellular access channel. The disappearance of electrogenic Na+ movements on the cytoplasmic side produces a negative change of capacitance and conductance, while the emergence of extracellular Na+ movements generates a positive change. Fitting the experimental dependences of capacitance and conductance by theoretical curves allowed the determination of equilibrium and kinetic parameters of sodium transport in the access channels.

HENG LIU, NAN YAO, NI CHEN, XIN LIU, YUJIAN LU — 2008 г.

The conserved protein ZW10 is found in various organisms. It is localized on the kinetochores or spindle microtubules during cell division. ZW10 regulates not only the segregation of homologous chromosomes, each consisting of attached sister chromatids (during the first meiotic division), but also the separation of individual chromatids (during mitosis and the second meiotic division). ZW10 is required for proper chromosome segregation during both mitosis and meiosis. The effects of zwl0 mutations are similar for both equational and reductional divisions, giving rise to anaphases with lagging chromosomes and/or unequal numbers of chromosomes at the two poles. The localization of ZW10 is similar during mitosis, meiosis I, and meiosis II. In interphase the distribution of ZW10 changes; it is localized in the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, and in the cytosol and is involved in membrane trafficking between the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus. ZW10 forms a subcomplex with RINT-1 and p31 which are involved in a larger complex comprising syntaxin 18, an endoplasmic reticulum-localized t-SNARE that is implicated in membrane trafficking.

ХОЧЕНКОВ ДМ. А. — 2008 г.

Дендритные клетки (ДК) являются ключевыми участниками иммунного ответа. Исключительно широкое распространение в организме и разнообразие субпопуляций позволяют ДК взаимодействовать практически со всеми группами иммунных клеток и служить своеобразным связующим звеном между врожденным и адаптивным иммунитетом. Благодаря значительному разнообразию рецепторов ДК распознают множество патогенов, и именно от ДК зависит последующий ответ организма. При воспалении ДК вступают в процесс созревания, выражающийся во внутренней перестройке клетки, появлении поверхностных костимулирующих молекул CD40, CD80 и CD86. ДК захватывают и процессируют антигены, сохраняя значительное количество иммуногенных пептидов, которые затем презентируют наивным лимфоцитам, инициируя их дифференцировку в эффекторные клетки. ДК поляризуют иммунный ответ в зависимости от типа патогена и цитокинового окружения. В отсутствие факторов воспаления ДК вызывают толерантность. Весьма существенную роль ДК играют в селекции Т-лимфоцитов и индукции образования регуляторных Т-лимфоцитов. В настоящем обзоре рассмотрены основные особенности биологии ДК.

АЛЕКСЕЕВСКИЙ Т.А., БОЙЦОВА Л.Ю., ПОТАПОВА Т.В. — 2008 г.

Исследовали параметры роста вегетативных гиф мицелиального гриба Neurospora crassa, а также изолированных верхушечных фрагментов при полной замене в питательной среде легко метаболизируемого источника углерода глюкозы на трудно метаболизируемый сорбит. С интервалом 20–30 мин регистрировали изображения растущих верхушек. С помощью оригинальной программы анализа изображений оценивали геометрические параметры гифальных деревьев (длину ветвей, их число, площади выпуклых многоугольников, описанных около гифы) и рассчитывали характеристики верхушечного роста: скорость удлинения лидирующих верхушек (V) и отношение суммы длины всех ветвей к числу верхушек (HGU). Показано, что V и HGU интактных гиф не отличаются после 4–5 ч роста в средах с разными источниками углерода. У изолированных от мицелия верхушек длиной около 800 мкм V ниже, чем у интактных гиф, и примерно одинаковы для сред с глюкозой и сорбитом. При росте в среде с сорбитом у таких фрагментов уменьшается частота ветвлений, увеличивается HGU и существенно увеличивается количество крупных внутриклеточных вакуолей. Окрашивание стандартным маркером хитина Calcofluor White (10 мкг/мл) не выявило различий в состоянии клеточных стенок и септальных перегородок при росте верхушечных фрагментов на средах с разными источниками углерода. Обсуждаются возможные механизмы зависимости параметров верхушечного роста от дефицита глюкозы в среде.