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

БУЖУРИНА И.М., ВИШНЯКОВА Х.С., ДУНИНА-БАРКОВСКАЯ А.Я., ЧЕКАНОВ Н.Н., ЧЕШЕВ Д.А. — 2007 г.

Одним из ранних событий фагоцитозного процесса является образование богатых холестерином и сфингомиелином липидных доменов в плазматической мембране фагоцита. В этих доменах концентрируются фагоцитозные рецепторы и другие интегральные белки, которые обеспечивают каскад реакций, необходимых для формирования и отщепления фагоцитозной везикулы. Ранее мы показали, что молекулы фагоцитозного рецептора Fc R и некоторых ионных каналов имеют в трансмембранной области аминокислотную последовательность, сходную по составу с холестерин-связывающим консенсусом, описанным для бензодиазепинового рецептора периферического типа (PBR). Чтобы оценить функциональное значение этой последовательности, в данной работе мы исследовали действие двух синтетических пептидов – VLNYYVW (фрагмент консенсусной холестерин-связывающей последовательности PBR) и LLVYPW (вариация этой последовательности) – на фагоцитозную активность макрофагов IC-21. Для оценки активности фагоцитоза использовали неопсонизированные флуоресцентные латексные частицы размером 2 мкм. Для растворения гидрофобных пептидов использовали диметилсульфоксид (DMSO). Мы показали, что сам DMSO в концентрации 0.5–1.3% угнетает фагоцитозную активность на 20–30% по сравнению с контролем. Пептид VLNYYVW (5–100 мкг/мл) усиливал угнетающее действие DMSO на поглощение частиц, а пептид LLVYPW (20–100 мкг/мл) ослаблял этот эффект DMSO. Мы предполагаем, что исследованные пептиды влияют на взаимодействие интегральных белков с мембранным холестерином и что это взаимодействие существенно для процесса фагоцитоза. Обнаруженный нами эффект DMSO на активность фагоцитоза макрофагов также может быть хотя бы частично связан с нарушением взаимодействий интегральных белков с мембранным холестерином.

КОЗЛОВСКИЙ В.С., КОМПАНЕЦ В.О., МАХНЕВА З.К., МОСКАЛЕНКО А.А., ПОПОВ В.О., РАЗЖИВИН А.П., СТЕПАНЕНКО И.А., ТИХОНОВ А.В., ТИХОНОВА Т.В., ЧЕКАЛИН С.В. — 2007 г.

Исследовали прочно связанные ассоциаты светособирающих комплексов LH2 (B800-850) и LH3 (B800-830), выделенные из клеток фотосинтезирующей пурпурной бактерии Thiorhodospira sibirica. Показали, что ассоциаты содержат порядка 8–10 комплексов (LH2 : LH3 1 : 1). Рассчитали спектры оптического поглощения чистых комплексов LH2 и LH3 этой бактерии. При возбуждении ассоциатов в полосу поглощения B800 регистрируются: а) перенос энергии возбуждения внутри комплексов (от B800 к B830 или B850) с характерным временем порядка 500 фс; б) перенос энергии между комплексами (от полосы B830 комплекса LH3 (B800-830) к полосе B850 комплекса LH2 (B800-850)) с характерным временем порядка 2.5 пс; в) дезактивация возбуждений в полосе B850 комплекса LH2 с характерным временем порядка 800 пс. При этом степень поляризации фотоиндуцированных изменений оптического поглощения на длинноволновом краю спектра поглощения ассоциатов около 900 нм была отрицательной (–0.1). Проводится аналогия между взаимодействием комплексов LH2 и LH3 в ассоциате и взаимодействием комплексов LH2 и LH1 в фотосинтетической единице в процессе переноса энергии возбуждения. Характерное время переноса энергии между комплексами LH2 и LH3 в ассоциатах может быть минимальным характерным временем переноса энергии между периферическими и прицентровым антенными комплексами.

УЗБЕКОВ Р.Э. — 2007 г.

Центросома, включающая в себя две центриоли, является структурной основой полюса веретена деления. Дупликация этой органеллы наряду с удвоением количества хромосом, т.е. репликацией ДНК, представляют собой два принципиальных события в ходе клеточного цикла при подготовке клетки к делению. В настоящей работе процесс репликации центриолей анализировали методом электронной микроскопии в клетках СПЭВ, которые были индивидуально прослежены после митоза. Было показано, что появление процентриолей отмечается уже через 5–6 ч после митоза, т.е. на 1–2 ч раньше, чем клетки этой линии вступают в S-фазу клеточного цикла при минимальной продолжительности G1-фазы. Ультраструктурный анализ центросом в клетках с известным “возрастом в клеточном цикле” в комбинации с авторадиографическим исследованием этих же клеток с использованием 3H-тимидина прямо показал, что удвоение центриолей начинается до того, как клетки вступают в синтетическую S-фазу клеточного цикла, т.е. предшествует началу репликации ДНК.

ДУДАРЕВА Л.В., КОНЕНКИНА Т.А., МАКАРЕНКО С.П. — 2007 г.

С помощью ГЖХ изучен жирнокислотный состав липидов вакуолей из запасающих тканей зонтичных растений (пастернака, петрушки и моркови) и рассмотрены возможные пути их биосинтеза. Отмечается высокий уровень ненасыщенных жирных кислот (до 78% от суммы жирных кислот) с преобладанием линолевой кислоты, содержание которой составляет в липидах вакуолей пастернака, петрушки и моркови 53.5, 55.1 и 54.9% соответственно. В составе липидов вакуолей петрушки и пастернака установлено высокое содержание гексадекадиеновой С16 : 2 6 кислоты (8.0 и 4.6% соответственно). Содержание -линоленовой кислоты в липидах вакуолей этих растений составляет 4.8–7.3%. Из насыщенных жирных кислот в липидах вакуолей корнеплодов этих растений преобладает пальмитиновая кислота, содержание которой составляло 18.0–20.7%. Высокий уровень линолевой и гексадекадиеновой кислот в липидах вакуолей корнеплодов пастернака и петрушки может указывать на важную роль гена fad2 микросомальной жирнокислотной 6-десатуразы в устойчивости и акклиматизации этих растений к низким температурам.

БЕРЕЗИН Б.Б., БЛАГОДАТСКИХ И.В., БОРИСЕНКО А.В., КРАЮХИНА М.А., ЯМСКОВ И.А., ЯМСКОВА В.П. — 2007 г.

Регуляторные белки, биологически активные в сверхмалых дозах, идентифицированы в тканях печени, легкого, почек, тонкого кишечника, а также в желчи млекопитающих. Кислые регуляторные белки очищали по ранее разработанной методике и исследовали электрофоретически и методом обращенно-фазовой ВЭЖХ. Методами лазерного светорассеяния и атомно-силовой микроскопии определен размер частиц, присутствующих в водном растворе этих белков. Установлено, что в водном растворе регуляторные белки образуют наночастицы размером 40–60 нм. Предполагается, что биологическая активность, проявляемая регуляторными белками в сверхмалых дозах, обусловлена их способностью находиться в виде высокомолекулярных устойчивых наночастиц.

ЗГОДА В.Г., КРОТОВ Г.И., КРУТИКОВА М.П., ФИЛАТОВ А.В. — 2007 г.

Разработан новый подход к детекции белков, выделяемых в составе липидных рафтов с помощью гель-фильтрации. Клетки окрашивали флуоресцентно меченными антителами к исследуемому белку, лизировали в неионном детергенте и подвергали гель-фильтрации на Сефарозе 4 В. Исследуемые соединения регистрировали по флуоресценции связанных с ними антител. Окрашивание антигенов флуоресцентно меченными антителами до лизиса клеток существенно упрощает идентификацию исследуемых белков. Возможности метода продемонстрированы на примере нескольких поверхностных белков, ассоциированных с липидными рафтами конститутивно или в результате активации клеток.

АСТАШЕВ М.Е., ГРИГОРЬЕВ П.А., КАЗАЧЕНКО В.Н. — 2007 г.

Методы флуктуационного анализа и мультифрактального флуктуационного анализа были применены для анализа кинетики аламетицинового канала, встроенного в БЛМ. Метод флуктуационного анализа показал, что последовательности событий, сформированные как из времен жизни на фиксированных уровнях проводимости канала, так и из открытых состояний на всех уровнях проводимости, представляют собой случайные процессы. Напротив, методом мультифрактального флуктуационного анализа установлено, что случайными являются только выборки времен жизни на фиксированных уровнях проводимости, а последовательности событий, включающие времена жизни на всех исследованных подсостояниях проводимости, представляют собой мультифрактальный скоррелированный процесс.

МАНУХИН Б.Н., НЕСТЕРОВА Л.А. — 2007 г.

На синаптосомных мембранах головного мозга крыс исследовано связывание неселективных антагонистов 1-адренорецепторов [3H]празосина и -адренорецепторов [3H]дигидроалпренолола. Установлено, что лиганд-рецепторное взаимодействие 1-адренорецепторов соответствует модели один пул рецепторов и присоединение двух молекул лиганда к одному рецептору. Параметры связывания [3H]празосина – Kd = 2.58 ± 0.20 нМ, Bm = 2.95 ± 1.12 фмоль/мг белка, n = 2. Лиганд-рецепторное взаимодействие -адренорецепторов соответствует модели два пула рецепторов в одной эффекторной системе и присоединение двух молекул лиганда к одному рецептору. Параметры связывания [3H]дигидроалпренолола – Kd1 = 0.74 ± 0.09 нМ, Kd2 = 7.63 ± 0.70 нМ, Bm1 = 25 ± 2 фмоль/мг белка, Bm2 = 48 ± 2 фмоль/мг белка n1 = 2, n2 = 2. Предполагается, что - и -адренорецепторы в мембранах головного мозга крыс существуют в виде димеров.

ВОСТРИКОВ В.В., СЕЛИЩЕВА А.А., СОРОКОУМОВА Г.М., ШВЕЦ В.И. — 2007 г.

Исследованы зависимости от рН суммарного коэффициента распределения (Kd) противотуберкулезного препарата рифабутина в системе октанол/вода. Методом потенциометрического титрования в водном растворе и в системе липосомы/вода определены константы ионизации рифабутина. С их помощью рассчитаны коэффициенты распределения Kp ионизированных форм рифабутина в системе липосомы/вода. Для обеих систем показано, что наиболее гидрофобной является цвиттер-ионная форма рифабутина, а наименее гидрофобны заряженные формы. Дальнейшее увеличение заряда на молекуле рифабутина (дикатионная форма) делает ее менее гидрофобной. Величины Kp катионной формы рифабутина близки в обеих системах, Kp цвиттер-ионной формы в системе октанол/вода больше, чем в системе липосомы/вода. Полученные результаты указывают на более слабое проникновение рифабутина в виде цвиттер-иона в модельную мембрану по сравнению с октанолом.

БАШКИРОВ П.В. — 2007 г.

Предложен метод измерения механических параметров сильно изогнутого липидного бислоя, основанный на анализе ионной проводимости мембранной нанотрубки (НТ), сформированной из плоской бислойной липидной мембраны (БЛМ), в растворе электролита. НТ вытягивали из БЛМ с помощью пэтч-пипетки, одновременно используемой для измерения проводимости НТ в режиме фиксации потенциала. Гиперболическая зависимость проводимости НТ от изменения ее длины свидетельствовала о цилиндрической форме сформированных НТ. Равновесный радиус НТ, найденный из гиперболической аппроксимации, составлял от 2 до 20 нм в зависимости от липидного состава БЛМ. Показано, что радиус НТ растет с увеличением напряжения, что связано с уменьшением эффективного латерального натяжения мембраны НТ согласно уравнению электрокапиллярности Липпмана. Теоретическая аппроксимация полученной зависимости, основанная на модифицированной формуле Хельфриха для стационарного радиуса мембранного цилиндра, позволила определить модуль изгиба k и латеральное натяжение мембраны НТ в предположении, что отклонение формы НТ от цилиндрической при использованных напряжениях мало. Полученные значения модуля изгиба фосфолипидной мембраны находятся в согласии с литературными данными.

ГМИРО В.Е., КИМ К.Х., МАГАЗАНИК Л.Г., ТИХОНОВ Д.Б. — 2007 г.

Среди блокаторов ионных каналов глутаматных рецепторов NMDA-типа 9-аминоакридин и такрин выделяются тем, что их связывание препятствует закрытию блокированного канала и последующей диссоциации агониста. Особенности структуры аминоакридиновых производных, определяющие данный механизм блокады, остаются неизвестными. В данной работе исследовали действие дикатионного аналога 9-аминоакридина и ряда других трициклических соединений на NMDA-рецепторы пирамидных нейронов гиппокампа крысы. Все исследованные соединения являются потенциалозависимыми блокаторами NMDA-каналов и при потенциале фиксации –80 мВ имеют величины ИК50 в пределах 1–50 мкМ. Дикатионные производные демонстрируют такую же потенциалозависимость блокады, как и монокатионные. Как моно-, так и дикатионные трициклические соединения являются слабыми блокаторами каналов АМРА-типа. Эти особенности отличают их от производных адамантана, фенилциклогексила и др., для которых было показано, что дикатионные производные обладают более выраженной потенциалозависимостью блокады NMDA-канала и эффективно блокируют АМРА-каналы. Трициклические соединения и дикатионные аналоги 9-аминоакридина отличаются от 9-аминоакридина по механизму действия, поскольку не препятствуют закрытию блокированного канала. Сделан вывод о том, что сайт связывания 9-аминоакридина обладает специфическими характеристиками и высокой избирательностью по отношению к структуре лиганда.

БРЕЖЕСТОВСКИЙ П.Д., ХАСПЕКОВ Л.Г. — 2007 г.

Кальций (Ca2+) является универсальным вторичным посредником, регулирующим обширнейший диапазон внутриклеточных процессов. В данном обзоре на примере ГАМК- и глицинергических синапсов кратко анализируются две его функции: Ca2+-зависимая постсинаптическая модуляция рецепторных ионных каналов и Ca2+-индуцируемая ретроградная регуляция выброса нейромедиаторов из пресинаптических окончаний. Основными формами кратковременной и длительной модуляции постсинаптических каналов, управляемых рецепторами к ГАМК и глицину, являются фосфорилирование, быстрая потенциация через Ca2+-зависимый промежуточный белок и изменение числа функциональных рецепторов. Ретроградная регуляция представляет собой механизм, с помощью которого постсинаптические нейроны обеспечивают эффективный контроль передачи нервных сигналов. В ответ на повышение внутриклеточной концентрации Ca2+ в постсинаптическом нейроне синтезируются эндоканнабиноиды (производные арахидоновой кислоты), которые ретроградно диффундируют через синаптическую щель к пресинаптической мембране. Взаимодействие эндоканнабиноидов с каннабиноидными рецепторами, локализованными на пресинаптических терминалях и сопряженными с G-белком, приводит к торможению выброса нейромедиатора. Указанные механизмы двойной модуляции (функционирования постсинаптических каналов и выброса нейромедиатора из пресинаптических терминалей) играют важную роль в Ca2+-зависимом контроле основных возбуждающих и тормозных синаптических путей в нервной системе млекопитающих.

АЛЛАХВЕРДИЕВ С.И., КАРПЕНТИЕР Р., КЛИМОВ В.В., КРЕСЛАВСКИЙ В.Д., МУРАТА Н. — 2007 г.

Рассмотрены механизмы действия стресс-индуцирующих факторов на фотосинтетический аппарат (ФА) растений, основные мишени теплового, холодового, солевого и осмотического стресса, а также света высокой интенсивности. Стрессовые факторы первично изменяют состав тилакоидных мембран и подавляют фотосинтетические процессы. Предполагается, что фотоповреждение обусловлено прямым воздействием света на кислород-выделяющий комплекс, а накопление активных форм кислорода приводит к подавлению синтеза белков de novo и к ингибированию восстановления фотосистемы 2 (ФС 2). Такие стрессовые факторы, как повышенные концентрации NaCl, умеренно высокие и низкие температуры, также подавляют восстановление фотоповрежденной ФС 2. Стресс стимулирует синтез защитных низкомолекулярных соединений – глицинбетаина, пролина, а также стрессовых белков. Рассмотрены основные механизмы адаптации ФА и его защиты от повреждающего и ингибирующего действия стрессовых факторов на свету различной интенсивности. Особенное внимание уделяется исследованиям, проводимым с использованием культуры клеток цианобактерий, а также мутантов с повышенной или пониженной устойчивостью к определенным стрессовым факторам.

БЫСТРОВА М.Ф., КОЛЕСНИКОВ С.С., РОГАЧЕВСКАЯ О.А., РОМАНОВ Р.А., ХОХЛОВ А.А., ЯЦЕНКО Ю.Е. — 2007 г.

Аденозин-5-трифосфат (ATP) используется центральной и периферической нервными системами в качестве нейромедиатора/нейромодулятора. В частности, ATP является афферентным нейромедиатором в периферическом вкусовом органе – вкусовой почке. Чтобы исследовать механизмы секреции ATP одиночными вкусовыми клетками, мы разработали метод для мониторинга нуклеотида во внеклеточном пространстве, основанный на регистрации активности клеток, способных отвечать на экстраклеточный ATP. Использовались клетки линий НЕК-293 и COS-1, экспрессирующие эндогенные P2Y-рецепторы, а также клетки линии HEK-293, трансфицированные кДНК, кодирующей P2X3-рецептор. По большинству показателей (порог чувствительности, время инактивации ATP-ответа, рефрактерный период) клетки линии COS-1 оказались наиболее удобными для использования в качестве АТР-сенсоров. Кроме того, оказалось, что клетки линии НЕК-293 экспрессируют механочувствительные Ca2+-проницаемые катионные каналы, стимуляция которых механическими стимулами, например при аппликации растворов, может приводить к возбуждению этих клеток. Это является существенным препятствием в применении клеток НЕК-293 в качестве сенсоров на химические стимулы. Ответы клеток линии COS-1 на ATP связаны с мобилизацией внутриклеточного Ca2+, что позволяет регистрировать активность исследуемых клеток электрофизиологическими методами и одновременно отслеживать секрецию ATP по Ca2+-ответам клеток COS-1. С помощью описанного метода показана секреция ATP одиночными вкусовыми клетками мыши в ответ на деполяризацию.

АСТАШЕВ М.Е., ГРИНЕВИЧ А.А., КАЗАЧЕНКО В.Н. — 2007 г.

Построена физико-математическая модель воротного механизма ионных каналов в биологических мембранах. Согласно модели, воротные частицы подвергаются действию следующих сил: 1) детерминированной силе трения, определяющей взаимодействие частиц с окружающим раствором (средой); 2) детерминированной потенциальной силе, обусловленной строением поры и ее конформационным состоянием, зависящим от трансмембранного потенциала V, и определяющей движение частиц, преодолевающих потенциальные барьеры при переходе из закрытого состояния канала в открытое и наоборот; 3) детерминированной силе взаимодействия воды с гидрофобными участками поры и 4) случайной силе тепловых флуктуаций. Модель хорошо описывает экспериментальные данные.

АСТАШЕВ М.Е., ГРИНЕВИЧ А.А., КАЗАЧЕНКО В.Н. — 2007 г.

Для анализа активности Ca2+-активируемых К+-каналов (КСа-каналов) в культивируемых почечных клетках Vero и потенциалозависимых К+-каналов (Kv-каналов) в нейронах моллюска Lymnaea stagnalis использовали мультифрактальный анализ нестационарных временных рядов. На мультифрактальный характер активности KCa- и KV-каналов указывают следующие экспериментальные данные. 1. Обобщенная флуктуационная функция Fq(l) сильно зависит от обобщенного индекса (порядка момента) q, в то время как для монофрактальных процессов такая зависимость отсутствует. 2. Зависимость масштабного показателя стандартного мультифрактального анализа от q имеет два наклона и переходную область, в то время как для монофрактального процесса эта зависимость линейна. 3. Зависимость спектра сингулярностей f от показателя Херста h имеет характерную колоколообразную форму, в то время как в идеальном случае для монофрактальных процессов эта зависимость представлена лишь одной точкой f (h) = 1. Случайное перемешивание сужает спектр f (h) и смещает его в сторону, характеризующую случайные (монофрактальные) процессы с h 0.5.

ВОРОБЬЕВА Е.В., ДМИТРЕНОК А.С., ДМИТРЕНОК П.С., ДРОЗДОВ А.Л., КРАСИКОВА И.Н., ЛАПШИНА Л.А., РЕУНОВ А.В., СОЛОВЬЕВА Т.Ф. — 2007 г.

Изучены особенности липидного состава наружной мембраны морской грамотрицательной бактерии Chryseobacterium indoltheticum CIP 103168T. Показано, что клетки этой бактерии не содержат фосфатидилглицерин, из них традиционными методами экстракции не извлекается липополисахарид (ЛПС), а липид А, полученный гидролизом целых бактериальных клеток 10% уксусной кислотой с последующей обработкой смесью хлороформ : метанол, имеет необычную моносахаридную структуру и представляет собой 1-фосфат-D-глюкозамина, ацилированный остатками (R)-3-гидрокси-15-метилгексадекановой и (R)-3-гидрокси-13-метилтетрадекановой кислот при С2- и С3-атомах соответственно. Установлено, что C. indoltheticum имеет капсулу, полисахарид которой, по-видимому, выполняет функции ЛПС.

КОЖИНА О.В., САМАРЦЕВ В.Н., СТЕПАНОВА Л.А. — 2007 г.

Рассмотрено влияние окислительного стресса на протонофорное разобщающее действие пальмитата в митохондриях печени при участии ADP/ATP- и аспартат/глутаматного антипортеров. Показано, что в контролируемом состоянии в митохондриях накапливаются диеновые конъюгаты. Этот процесс подавляется тролоксом, тиомочевиной, пируватом, N-этилмалеимидом, а также пальмитатом. Под влиянием трет-бутилгидропероксида продукция диеновых конъюгатов усиливается, что рассматривается как активация свободнорадикальных реакций. Инкубация митохондрий с трет-бутилгидропероксидом или с N-этилмалеимидом не влияет на скорость дыхания в отсутствие или в присутствии пальмитата, но устраняет способность аспартата и карбоксиатрактилата подавлять разобщающее действие пальмитата. Такое действие трет-бутилгидропероксида не наблюдается в присутствии тролокса, тиомочевины или пирувата, в то время как эффект N-этилмалеимида устраняется только тиомочевиной или меркаптоэтанолом. Предполагается, что под влиянием окислительного стресса, вызванного трет-бутилгидропероксидом, или вследствие алкилирующего действия N-этилмалеимида в митохондриях печени при участии ADP/ATP- и аспартат/глутаматного антипортеров формируется разобщающий комплекс с общим пулом жирных кислот. Этот процесс связан с окислением или алкилированием критических SH-групп, возможно, принадлежащих этим переносчикам.

БАЛАЯН М., ВАСИЛЯН А., ПЕПОЯН А., СТЕПАНЯН К., ТРЧУНЯН А. — 2007 г.

-азе, могут приводить к изменениям в росте бактерий и определять их пробиотическое действие. -дициклогексилкарбодиимид-чувствительные величины энергозависимых потоков Н+ и К+ через мембраны и подавлено производство молекулярного водорода. Предполагается, что различия в характеристиках мембраны бактерий, обусловленные, скорее всего, изменениями в протон-транслоцирующей F0F1--азе, могут приводить к изменениям в росте бактерий и определять их пробиотическое действие.

БУДАНОВА Е.Н., БЫСТРОВА М.Ф. — 2007 г.

Перекись водорода генерируется в клетках в ответ на взаимодействие цитокинов и факторов роста с мембранными рецепторами и участвует в редокс-регуляции разнообразных сигнальных каскадов. Механизм редокс-регуляции основан на посттрансляционной окислительно-восстановительной модификации белков. Мишенями перекиси водорода являются тиоловые группы остатков цистеина с низкими рКа, входящие в состав активных центров ключевых сигнальных ферментов. Распространение H2O2-сигнала в клетке осуществляется при участии бифункциональных белков пероксиредоксинов. В обзоре рассматриваются критерии, по которым H2O2 может быть отнесена к семейству сигнальных молекул, так называемых вторичных посредников. Обсуждается вопрос, как токсичная молекула, способная к неспецифическому окислению и повреждению всех классов биомолекул, может быть носителем специфической информации в процессе внутриклеточной сигнализации.