Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0521U102076, Докторська дисертація

Назва роботи

Біосинтез та регуляторна роль оксиду азоту в мітохондріях гладенького м’яза

Здобувач

Данилович Ганна Вікторівна, Кандидат біологічних наук

Керівник Костерiн Сергій Олексійович
popup.advisor Костерiн Сергій Олексійович
Опонент Стойка Ростислав Стефанович
Опонент Акопова Ольга Валеріївна
Опонент Цимбалюк Ольга Володимирівна
Рецензент Борисова Тетяна Олександрівна
Рецензент Цимбалюк Ольга Володимирівна
Рецензент Акопова Ольга Валеріївна

На здобуття

Доктор біологічних наук, 03.00.04, Біохімія

Дата захисту

06-12-2021

Опис

Дисертаційна робота присвячена дослідженню біохімічних закономірностей біосинтезу NO в мітохондріях гладеньком’язових клітин матки, вивченню молекулярних механізмів дії оксиду азоту як можливого ендогенного специфічного регулятора концентрації Са2+ в міоцитах й функціонування Са2+-транспортувальних систем мітохондрій, біоенергетичних процесів (активності електрон-транспортувального ланцюгу та поляризації їхньої внутрішньої мем-брани) та впливу калікс[4]аренів – екзогенних нетоксичних модуляторів функціональної активності мітохондрій – на NO-синтазну здатність, біоенергетику та Са2+-гомеостаз органел. Із застосуванням NO-чутливого флуоресцентного зонду DAF-FM, методів лазерної конфокальної мікроскопії та протокової цитометрії нами вперше про-демонстровано утворення NO в гладеньком’язових клітинах матки. Доведено, що потужним джерелом NO у гладеньком’язових клітинах матки є мітохондрії. Синтез NO в мітохондріях є чутливим до інгібіторів конститутивних NO-синтаз (NG-нітро-L-аргініна та 2-амінопіридина) та Са2+-уніпортера, пригнічується ан-тагоністами кальмодуліну (кальмідазоліумом і трифлюоперазином), іонами Mg, суттєво залежить від рівня енергізації внутрішньої мітохондрійної мембрани. Значення уявної константи Міхаеліса за L-аргініном та константи активації за Са2+реакції біосинтезу NO знаходяться в межах фізіологічних значень їх конце-нтрацій у матриксі мітохондрії. Також продемонстровано, що джерелами оксиду азоту в міоцитах можуть виступати NO-синтази, асоційовані з плазматичною мембраною та саркоплазматичним ретикулумом. У мітохондріях гладенького м’язу матки NO стимулює акумуляцію Са2+, шляхом активації саме Са2+-уніпортера. Система вивільнення Са2+ з мітохондрій – Н+-Са2+-обмінник, який презентований протеїном LETM 1, є резистентною до впливу оксиду азоту. NO викликає помірне зниження електричного потенціалу на внутрішній мембрані органел, обумовлене пригніченням роботи комплексів дихального ланцюга, а саме гальмуванням окислення FADН2, і протидіє процесам набухання органел, спричиненим висококальцієвим розчином. Продемонстровано, що оксид азоту пригнічує шляхи підвищення концентрації іонів Са в міоплазмі у разі дії на міоцити карбахолу та окситоцину, а також викликає збільшення характеристичних розмірів міоцитів. Поляризуючий ефект оксиду азоту обумовлений зростанням К+-проникності плазмалеми і залежить від іонів Са, а також cGMP-залежним стимулюванням активності Na+,K+-АТРази. Запропоновано схему біохімічних механізмів регуляторної дії NO на рівні мітохондрій та плазматичної мембрани в міоцитах матки. Створено імітаційну модель у термінах функціональних гібридних мереж Петрі, яка відтворює функціональну активність мітохондрій, а саме одночасне протікання процесів окислення NADH/FADН2, утворення активних форм кисню та зміни їхнього гідродинамічного діаметру. Отримані рівняння формалізують та описують концентраційно-часові залежності перебігу перелічених процесів у середовищі за дії азиду натрія, який у літературі розглядають як непрямий донор NO, з можливістю передбачення інтенсивності їхнього протікання. Зокрема, було спрогнозовано відповідь мітохондрій у часі на дію NaN3 в концентрації, яка не використовувалася в експерименті. Продемонстровано можливість проникнення калікс[4]арена С-956 у міоплазму клітин та його взаємодію з мітохондріями. Калікс[4]арен С-956 ефективно інгібує Н+-Са2+-обмінник мітохондрій, не впливаючи на енергозалежну акумуляцію Са2+, стимулює мітохондрійну NO-синтазу, гальмує окислення NADH та FADH2 в електрон-транспортувальному ланцюзі. Сполуки С-97, С-99 та С-107 викликають деполяризацію плазматичної мембрани міоцитів матки. Взаємодіючи з мітохондріями, вони викликають інгібування Са2+-уніпортера і одночасну стимуляцію її Н+-Са2+-обмінника (С-97, С-99), помірне пригнічення активності мітохондрійної NO-синтази. Поряд з цим має місце транзієнтна гіперполяризація мітохондрійної мембрани, яка пов’язана з початковим посиленням окислення NADH та стимулюванням електрогенного Н+-Са2+-обмінника. Відсутність впливу всіх досліджуваних калікс[4]аренів на утворення активних форм кисню в мітохондріях може вказувати на користь того, що процеси, які активуються/гальмуються за їх присутності, не призводять до шкідливих для органел наслідків (тобто розвитку мітохондрійної дисфункції). Таким чином, калікс[4]арени, шляхом посилення/пригнічення біосинтезу NO, змінюючи активність систем транспорту Са2+, можуть мати модулюючий вплив на функціонування комплексів дихального ланцюга і біоенергетику мітохондрій та бути використаними в біохімічних дослідженнях як регулятори скорочення/розслаблення міометрія.