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

ЕПРИНЦЕВ А.Т., СЕЛИВАНОВА Н.В., ФЕДОРИН Д.Н. — 2015 г.

Изучено влияние светового режима на активность сукцинатдегидрогеназы в растениях Arabidopsis thaliana. После кратковременного облучения растений арабидопсиса дикого типа синим светом в течение 15 мин и последующего выдерживания в темноте активность сукцинатдегидрогеназы снижалась, тогда как в растениях c нокаутом гена криптохрома 1 (cry-1) этот эффект не наблюдался. Воздействие синего света на растения арабидопсиса с нокаутом гена cry-1 не влияло на активность сукцинатдегидрогеназы на протяжении всего времени экспозиции. Показано, что активная форма криптохрома 1 участвует в регуляции экспрессии гена sdh1-2, вызывая уменьшение скорости синтеза мРНК. Полученные данные свидетельствуют об участии системы криптохрома в регуляции активности сукцинатдегидрогеназы на уровне транскрипции гена sdh1-2.

АБАЕВА А.А., АТАУЛЛАХАНОВ Ф.И., КОЛЯДКО В.Н., КОТОВА Я.Н., ПАНТЕЛЕЕВ М.А., ЯКИМЕНКО А.О. — 2015 г.

Важнейшие участники системы гемостаза – специализированные клетки тромбоциты – при активации разделяются на две субпопуляции, сильно отличающиеся по своим свойствам. Тромбоциты одной из субпопуляций экспрессируют фосфатидилсерин на внешнем слое мембраны и удерживают на своей поверхности секретированные из альфа-гранул белки. Мы исследовали возможность участия трансглутаминаз в регуляции этого разделения. Использованные нами синтетические пептиды F11KA и T26, которые ингибируют соответственно фактор XIIIa и тканевую трансглутаминазу, дансилкадаверин, а также конкурентные ингибиторы/субстраты серотонин, цистамин и GTP приводили к снижению количества образующихся фосфатидилсерин(ФС)-положительных тромбоцитов. Однако ингибирующее антитело к тканевой трансглутаминазе не влияло на число ФС-положительных тромбоцитов, а эффект пантрансглутаминазного ингибитора T101 был небольшим (20% для активации тромбином с коллаген-подобным пептидом (CRP)) и статистически недостоверным (р = 0.08). Добавление трансглутаминаз приводило к некоторому статистически значимому увеличению численности ФС-положительной субпопуляции (на 27 и 14% для тканевой трансглутаминазы и фактора XIIIa соответственно) при активации CRP, но не тромбином. С учетом известной неспецифичности большинства использованных ингибиторов и их высоких концентраций, необходимых для достижения эффекта, полученные данные указывают на возможность вклада трансглутаминаз в формирование прокоагулянтных тромбоцитов при некоторых условиях (стимуляция тромбоцитов через коллагеновый рецептор GPVI), но не поддерживают представление об их определяющей и универсальной роли в этом феномене.

АКИМОВ С.А., КУЗЬМИН П.И., МОЛОТКОВСКИЙ Р.Ю. — 2015 г.

Изучается влияние белков слияния на первую стадию процесса слияния двух мембран – образование сталка. Рассматриваются два возможных механизма воздействия белков на мембраны: индуцирование спонтанной кривизны и прямое приложение силы к мембранам. Вычисляется высота энергетического барьера, связанного с гидратационным отталкиванием между мембранами и деформацией мембран и находится зависимость высоты барьера от характеристик белков, в частности, от спонтанной кривизны. В отсутствие прикладываемого белками усилия высота барьера не понижается вне зависимости от величины спонтанной кривизны белков. Это свидетельствует о том, что белки, не способные развивать силу, не могут обеспечить монослойное слияние мембран.

БЫВШЕВ И.М., ДЖУМАШЕВ Д.Б., ЕРЕМЕЕВ С.А., ЯГУЖИНСКИЙ Л.С. — 2015 г.

Работа посвящена расширенному изучению мембранотропных свойств поверхностно-активного реагента – 2,4,6-трихлор-3-пентадецилфенола (ТХФ-С15), который в предыдущих исследованиях проявил себя как разобщитель окислительного фосфорилирования, избирательно взаимодействующий с формирующейся в условиях работы H+-насосов фракцией неравновесно связанных протонов на поверхности мембран митохондрий. Получено дополнительное подтверждение выводов предыдущих исследований на модифицированном препарате митохондрий печени, которые при работе протонных насосов не формируют фракции мембраносвязанных Н+-ионов, обладающих избытком свободной энергии. При этом показано, что ТХФ-С15 не обладает разобщающей активностью на нестандартном препарате митохондрий. Доказано, что ТХФ-С15 связывается с поверхностью мембран в отрицательно заряженной форме. На модели БЛМ было установлено, что ТХФ-С15 в определенных условиях обладает свойствами классических трансмембранных переносчиков Н+-ионов. Найдены условия, при которых циклический процесс трансмембранного переноса ионов водорода в электрическом поле, протекающий с участием этого протонофора, лимитирован не скоростью реакции отрыва протона от поверхности мембраны, но, напротив, скоростью реакции присоединения протона к аниону поверхностно-активного разобщителя, протекающей на межфазной границе мембрана-вода; предложена полная схема этого процесса.

БОБКОВА Н.В., ВОЛКОВА Т.Д., ВОЛЬПИНА О.М., ЗАПОРОЖСКАЯ Я.В., КАМЫНИНА А.В., КОРОЕВ Д.О., МЕДВИНСКАЯ Н.И., НЕСТЕРОВА И.В., САМОХИН А.Н. — 2015 г.

Рецептор р75 – классический мембранный рецептор с внеклеточным участком, трансмембранным доменом и внутриклеточным С-концевым участком, содержащим домен смерти. Р75 опосредует активность нейротрофических факторов и играет существенную роль в регуляции важнейших функций клетки, начиная с пролиферации, дифференцировки, синаптогенеза, нейрональной пластичности и выживаемости до инициации апоптоза. Предполагается, что р75, находясь в комплексе с рецептором Trk, усиливает позитивные эффекты нейротрофинов, однако в отсутствие Trk-рецепторов взаимодействие р75 с нейротрофинами приводит к апоптозу клеток. В последнее время интерес к рецептору p75 значительно возрос, так как была установлена его возможная роль в генезе нейродегенеративных заболеваний и, в частности, болезни Альцгеймера. При взаимодействии p75 с -амилоидом наблюдается гибель нейронов мозга. Поиск участков в структуре белка р75, связанных с развитием патологии, важен для понимания механизмов развития болезни Альцгеймера, а также создания мишень-опосредованных средств терапии этого заболевания. В настоящей работе с использованием иммунологических подходов проведено структурно-функциональное картирование внеклеточного домена рецептора р75 в условиях развития нейродегенеративного процесса альцгеймеровского типа у ольфакторно бульбэктомированных животных. На основе данных рентгеноструктурного анализа строения молекулы р75 были выбраны девять внеклеточных участков этого рецептора, предположительно несущих сайты связывания с -амилоидом и участвующих в развитии патологического процесса. Синтезированы пептиды с аминокислотной последовательностью, аналогичной последовательности выбранных участков. Иммунизация такими фрагментами, конъюгированными с гемоцианином, индуцировала образование противопептидных антител у экспериментальных животных, однако только иммунизация фрагментом 167–176 р75 препятствовала ухудшению памяти и гибели нейронов в коре и гиппокампе бульбэктомированных мышей, не влияя при этом на ложнооперированных животных. Полученные данные свидетельствуют о том, что фрагмент (167–176) р75 представляет интерес для дальнейших исследований и может стать основой для разработки иммунотерапии болезни Альцгеймера.

АКБЕРОВА Н.И., ВАЛИУЛЛИНА Р.Н., МИДЕР Д.Р., ХОХЛОВА Л.П. — 2015 г.

Изучали температурную зависимость проницаемости клеточных мембран при 49–57°С, регистрируя кондуктометрическим методом экзоосмос электролитов из интактных тканей листьев 7-суточных проростков трех сортов яровой пшеницы (Triticum aestivum L.), выращенных при разных режимах теплового шока (ТШ) и засухи. После 5-минутного нагревания образцов при заданных температурах были определены кинетические параметры термостабильности мембран – температура порогового повреждения мембран (ТППМ), угол наклона температурных кривых и коэффициенты повреждаемости мембран (КП), характеризующие амплитуду и скорость их термотропных переходов. Обнаружены сортоспецифические различия этих параметров, что позволило провести распределение исследуемых сортов пшеницы по степени теплоустойчивости. Экспрессию генов мБТШ16.9B и мБТШ17.3 изучали методами ОТ-ПЦР и нозерн-блот-гибридизации по содержанию транскриптов мРНК. Установлена слабая конститутивная экспрессия генов в норме. Однако в стрессовых условиях (при комбинированном действии ТШ с предшествующей термоадаптацией или засухой) обнаружено повышение транскрипции, особенно гена мБТШ17.3, что указывает на регуляцию стрессом активности этих генов. Более четкие различия между контрастными по теплоустойчивости сортами выявлены при анализе транскриптов мБТШ17.3. В условиях стресса уровень транскриптов этого гена у растений высокоустойчивого сорта с повышенной термостабильностью мембран был выше, чем у менее устойчивых. Эти результаты свидетельствуют о сортоспецифической зависимости активности гена мБТШ17.3 и о прямой корреляции между термостабильностью мембран, выносливостью растений к гипертермии и транскрипцией гена мБТШ17.3. Предполагается, что индукция синтеза и накопление мБТШ17.3 обеспечивает более высокую термостабильность мембран в результате их ассоциации с данным белком, предотвращая флюидизацию (растекание) и дезинтеграцию липидного бислоя при высокотемпературном стрессе и водном дефиците.

ОРЛОВ Ю.Н. — 2015 г.

Фосфоинозитиды – минорные фосфолипиды цитозольной поверхности мембран, участвующие в регуляции жизненно важных клеточных процессов, включая везикулярный транспорт, динамику цитоскелета и клеточную сигнализацию. Это участие выражается в способности контролировать внутриклеточную локализацию и активность различных цитозольных (периферийных) белков-эффекторов, обладающих фосфоинозитид-связывающими структурными доменами. Однако детальные молекулярные механизмы, посредством которых фосфоинозитиды (и, вероятно, другие фосфолипиды) могут участвовать в регуляции клеточных функций остаются предметом научных дискуссий. В представленном обзоре рассмотрены общие черты функционирования фосфоинозитидной системы как организатора и интегратора внутриклеточных событий.

ДУДАРЕВА Л.В., КОЛЕСНИКОВА Е.В., НЕСТЁРКИНА И.С., НУРМИНСКИЙ В.Н., ОЗОЛИНА Н.В., САЛЯЕВ Р.К. — 2015 г.

Присутствие липид-белковых микродоменов (рафтов) в биологических мембранах считается доказанным. Состав липидов и белков в них существенно зависит от природы мембраны и способа ее выделения. Проведен сравнительный анализ липидного состава микродоменов вакуолярной мембраны, выделенных детергентным и бездетергентным методами. Мембранные микродомены, выделенные с использованием детергентов, относятся к рафтовым структурам, которые в последнее время активно изучаются. Однако нативность этих структур вызывает большие сомнения, поэтому для выделения микродоменов был использован также более мягкий бездетергентный метод. Показано, что микродомены, выделенные из тонопласта без детергентов, по липидному составу существенно отличаются от выделенных с помощью Тритона Х-100. Это не позволяет отнести их к рафтам, несмотря на их расположение в той же опалесцирующей зоне сахарозного градиента, что и рафтов, выделенных с Тритоном Х-100. Известно, что отличительной особенностью рафтов является преобладание стеринов и сфинголипидов, однако во фракции микродоменов, выделенных без детергента, это не наблюдалось. Полученные результаты доказывают, что выделенные разными способами мембранные структуры в зависимости от наличия или отсутствия детергента представляют собой различные микродомены, которые могут иметь специфические функции.

НОВИКОВА О.Д., СИДОРИН Е.В., СИДОРОВА О.В., СОЛОВЬЕВА Т.Ф., ТИЩЕНКО Н.М., ХОМЕНКО В.А. — 2015 г.

DOI: 10.7868/S0233475515030081 Список литературы

АПЕЛЬ Х.-Ю., ГАВРИЛЬЧИК А.Н., ИЛОВАЙСКИЙ А.И., СОКОЛОВ В.С., ТАШКИН В.Ю. — 2015 г.

Изучено электрогенное связывание ионов натрия, калия и протонов в сайтах с цитоплазматической стороны Na+,K+,ATP-азы с помощью измерений приращений емкости и проводимости (адмиттанса) при скачках рН и концентрации ионов натрия в отсутствие ATP. Скачки рН создавались на бислойной липидной мембране (БЛМ) с адсорбированными на ней фрагментами мембран, содержащих Na+,K+,ATP-азу, при быстром освобождении кислоты из связанного состояния (Caged-H+) под действием вспышки ультрафиолетового света. Скачки концентрации ионов натрия создавались с помощью быстрой смены растворов в экспериментах, где вместо бислойной липидной мембраны использовался золотой электрод, покрытый монослоями тиолов и фосфолипидов. Изменение емкости мембраны, вызванное закислением среды при фотолизе Caged-H+, зависело от концентрации ионов натрия. Аналогичный эффект имели ионы калия. Полученные результаты объяснялись моделью конкурентного связывания протонов с ионами натрия и калия. Аппроксимация зависимости изменения емкости от концентрации ионов натрия теоретическими кривыми позволила определить константу диссоциации K и коэффициент кооперативности n связывания ионов натрия (K = 2.7 мМ, n = 2) и калия (K = 1.7 мМ, n = 2). Похожее значение константы диссоциации для ионов натрия (2.5 мМ) получено в экспериментах с быстрой сменой раствора на золотом электроде, определенное по положению максимума колоколообразной зависимости изменения емкости от концентрации ионов натрия. В присутствии ионов магния кажущиеся константы диссоциации ионов натрия возрастали. Вероятно, эффект ионов магния вызван их связыванием с белком, что ингибирует связывание с ним ионов натрия, влияя на конформацию белка, либо на электростатический потенциал в сайтах связывания.

ГРИГОРЧИК Р., ЛУНЕВА О.Г., МАКСИМОВ Г.В., ОРЛОВ С.Н., СИДОРЕНКО С.В. — 2015 г.

Диаметр кровеносных сосудов увеличивается в ответ на снижение парциального давления кислорода. Установлено, что эта уникальная функция изолированных сосудов реализуется только в условиях, когда перфузируемая жидкость содержит эритроциты. Получены данные о том, что сенсором кислорода является гемоглобин, который в деоксигенированном состоянии взаимодействует с белком полосы 3, запуская не идентифицированные сигнальные каскады, влияющие на продукцию оксида азота и высвобождение из эритроцитов ATP, взаимодействующего с Р2Y-пуринергическими рецепторами эндотелия. В обзоре рассмотрены системы, принимающие участие в высвобождении ATP из эритроцитов, а также физиологическое и патофизиологическое значение этого явления.

2015

BYSTROVA M.F., KHOKHLOV A.A., KOLESNIKOVA A.S., ROMANOV R.R. — 2014 г.

Peroxiredoxins (Prdxs) comprise a large family of cysteine-based peroxidases that are involved in a wide variety of physiological processes. At the single-cell level co-expression of Prdxs has not been studied. We performed gene expression profiling in mouse olfactory neurons and found that individual cells express distinct prdxs in multiple combinations. In the case of conventional interpretation of RT-PCR data, differential expression patterns indicate that each olfactory neuron selects specific set of prdxs to express. However, a new concept of stochastic dynamics of gene expression may provide an alternative interpretation of our data. Here we suggest that the lack of synchronization in transcriptional states of individual genes may give rise to temporal shifts in gene expression pattern, thus constituting a plausible source of variability detected at the single-cell level. If so, the olfactory neuron is likely to transcribe genes for each of the six Prdxs yet with entirely different transcriptional phases. Based on the discontinuous mode of gene expression, the composition of Prdx transcripts within a cell may be variable, and therefore, the outcome of gene expression analysis is likely to depend on the moment of cell harvesting. This assumption easily reconciles the apparent discrepancy between transcriptional profiles derived from single cells and from population of cells.

KHALILOV I., KHAZIPOV R., LEINEKUGEL X., MUKHTAROV M. — 2014 г.

The intracellular blockade of GABAA-receptor-mediated currents is a useful approach to suppress the GABAergic conductance in a single cell and to isolate the glutamatergic component of network-driven acti-vities. Previously an approach has been described allowing intracellular blockade of GABAA receptors by means of intracellular dialysis of a neuron with the pipette-filling solution, in which fluoride ions that hardly pass through the GABAA receptor channels substitute for Cl- and in which Mg2+ and ATP are omitted to induce rundown of the GABAA receptors during whole-cell patch-clamp recordings. However, the kinetics of suppression of GABAergic conductance and the effect on the currents mediated by glutamate receptors remain unknown. Here, using whole-cell recordings with fluoride-based, Mg2+- and ATP-free solution on CA3 hippocampal neurons of neonatal rats, we show that after 1 h of such dialysis, both spontaneous and evoked GABAA-receptor-mediated synaptic currents and responses induced by the GABAA receptor agonist isoguvacine were completely suppressed. Inward GABAergic postsynaptic currents were suppressed prior to outward currents. Synaptic responses mediated by AMPA receptors were not affected by the dialysis, whereas the NMDA-receptor-mediated postsynaptic currents were reduced by approximately 20%. Dialysis with fluoride-based Mg2+, ATP-free solution either fully blocked giant depolarizing potentials (GDPs) in CA3 pyramidal cells (n = 2) or reduced the charge crossing the membrane during GDPs and shifted the GDP reversal potential to more positive values (n = 5). The dialysis-resistant component of GDPs was mediated by glutamate receptors, since: (i) it reversed around 0 mV; (ii) it demonstrated a negative slope conductance at negative membrane voltages, which is characteristic of NMDA receptor-mediated responses; (iii) kinetics of the individual events composing the dialysis-resistant component of GDPs at negative voltages were very similar to those of AMPA receptor-mediated synaptic currents. Thus, this procedure can be useful to isolate the glutamate receptor-mediated component of neuronal network-driven activities.

ЛОМОВАТСКАЯ Л.А., РОМАНЕНКО А.С., ФИЛИНОВА Н.В. — 2014 г.

Синтезирующие сAMP трансмембранная и “растворимая” формы аденилатциклазы (тмАЦ и рАЦ соответственно) про- и эукариот – ключевые ферменты аденилатциклазного сигнального пути. Ранее мы обнаружили тмАЦ и рАЦ в клетках растений картофеля, в том числе, в ядрах и хлоропластах. В представленной работе приведены данные о противоположном влиянии биотического стрессора, в частности, внеклеточных полисахаридов бактериального возбудителя, вызывающего кольцевую гниль картофеля, на кинетические параметры АЦ из сортов картофеля, устойчивых и чувствительных к данному патогену (стимуляция и подавление активности соответственно). Показано, что тмАЦ и рАЦ являются важными компонентами аденилатциклазного сигнального пути, которые обеспечивают в растениях устойчивого к биотическому стрессу сорта более быструю, чем в растениях восприимчивого сорта, трансдукцию “сигнала тревоги” для запуска защитных ответов.

НЕЗВЕЦКИЙ А.Р., ОРЛОВ Н.Я., ОРЛОВА Т.Г., ПЕТРУХИН О.В. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0233475514060061 Список литературы

2014

ДУДАРЕВА Л.В., РУДИКОВСКАЯ Е.Г., ШМАКОВ В.Н. — 2014 г.

Изучали динамику изменений в содержании жирных кислот общих липидов в каллусах пшеницы (Triticum aestivum L.) под влиянием низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера. Установлены существенные различия в жирнокислотном составе липидов в опытных и контрольных каллусах на начальном этапе ответа тканей на воздействие: через 5 мин в облученных тканях существенно увеличивалось содержание насыщенных жирных кислот, снижался индекс ненасыщенности. Через 24 ч индекс ненасыщенности, напротив, был выше в облученных образцах. Через 5 мин после облучения наблюдалось значительное изменение активности -9 десатуразы, повышение содержания жирных кислот с длиной углеродной цепи более 18 атомов – суммарное относительное содержание кислот С20–С22 более чем в 2 раза превышало значение в контрольных тканях. Показано, что ответ ткани каллусов пшеницы на действие низкоинтенсивного лазерного излучения сходен с ответом на стрессор. Полученные данные позволяют предположить, что липиды являются одной из ключевых структур, участвующих в ответе растительной ткани на низкоинтенсивное лазерное излучение. Обсуждается роль этого излучения как индуктора стрессовой реакции у растений.

ДОНСКАЯ Л.И., КОЛЕСНИКОВА Е.В., НЕСТЁРКИНА И.С., НУРМИНСКИЙ В.Н., ОЗОЛИНА Н.В., РАКЕВИЧ А.Л., САЛЯЕВ Р.К. — 2014 г.

С целью изучения роли вакуоли в адаптационных механизмах растительной клетки исследовали динамику биофизических характеристик вакуолярной мембраны под влиянием окислительного стресса. Методом конфокальной микроскопии с использованием флуоресцентных зондов (АНС и лаурдана) показано, что при окислительном стрессе изменяются биофизические характеристики мембраны, а именно, увеличивается микровязкость липидного матрикса вакуолярной мембраны. Одновременно на 40–45% снижается транспортная активность Н+-ATP-азы тонопласта. Окислительный стресс повышал в 2 раза интенсивность флуоресценции зонда АНС при взаимодействии с вакуолярной мембраной, вероятно, вследствие возникновения структурных дефектов в виде неспецифических мембранных пор. Методом цейтраферной видеосъемки показано, что в условиях окислительного стресса значительно уменьшается время полураспада вакуолей, зависящее от интенсивности стресса.

ЛОМОВАТСКАЯ Л.А., РОМАНЕНКО А.С., РЫКУН О.В. — 2014 г.

Запасание и утилизация веществ, исключенных из метаболизма, считается одной из основных функций вакуолей растительных клеток. Однако по некоторым данным эти органеллы содержат также компоненты некоторых сигнальных путей. Известно, что все сигнальные системы растений организованы в информационную сеть, участники которой подвергаются взаимовлиянию, благодаря чему от каждого вида внешнего раздражителя формируется уникальный внутриклеточный сигнал, позволяющий растительной клетке адекватно реагировать на раздражитель. В данной работе в вакуолях клеток корнеплодов столовой свеклы на разных стадиях покоя изучали влияние вторичных мессенджеров кальциевой и NADPН-оксидазной сигнальных систем: кальция и пероксида водорода, на концентрационную динамику cAMP – вторичного посредника аденилатциклазного сигнального каскада. cAMP найден в вакуолях двух типов: “солевых” и “сахарных”. В неинфицированных корнеплодах в период относительно высокой функциональной активности, в фазе начала покоя, бльшая часть cAMP выходит в инкубационную среду “солевых” и “сахарных” вакуолей. Напротив, в период глубокого покоя корнеплода максимальный уровень cAMP выявлен в вакуолях. Ионы кальция более существенно влияли на концентрационную динамику cAMP в “солевых” вакуолях, чем пероксид водорода, причем только в период начала покоя. При инфицировании корнеплодов патогенным грибом Botritis cinerea ионы кальция и пероксид водорода модулировали пул cAMP в “сахарных” вакуолях в этот же период покоя. Сделан вывод, что центральная вакуоль растительной клетки может участвовать в трансдукции и преобразовании внутриклеточных сигналов. льшая часть cAMP выходит в инкубационную среду “солевых” и “сахарных” вакуолей. Напротив, в период глубокого покоя корнеплода максимальный уровень cAMP выявлен в вакуолях. Ионы кальция более существенно влияли на концентрационную динамику cAMP в “солевых” вакуолях, чем пероксид водорода, причем только в период начала покоя. При инфицировании корнеплодов патогенным грибом Botritis cinerea ионы кальция и пероксид водорода модулировали пул cAMP в “сахарных” вакуолях в этот же период покоя. Сделан вывод, что центральная вакуоль растительной клетки может участвовать в трансдукции и преобразовании внутриклеточных сигналов.