Фармакологическая модуляция митохондриального

1.3. Фармакологическая модуляция митохондриального

АТФ-зависимого калиевого канала

Классификация митоК_АТФ как селективного К⁺ канала, напоминающего изоформу цитоК_АТФ, следует, в основном, из того, что оба канала имеют общие активаторы и ингибиторы. В настоящее время обнаружено большое количество подобного рода фармакологических агентов [51]. Эти данные обобщены в таблице 1.

Таблица 1. Модуляторы цитоплазматического и митохондриального К_АТФ каналов.

Селективность действия модулятора зависит от типа изучаемых клеток, условий эксперимента и, в основном, от используемых концентраций. Диазоксид и никорандил, например, активируют не только митоК_АТФ, но в более высоких концентрациях также активируют и цитоК_АТФ [16,58]; 5-HD помимо митоК_АТФ ингибирует при низких значениях рН цитоК_АТФ, активируемый АДФ [47].

Известно, что MCC-134, аналог априкалима, в поджелудочной железе ингибирует, а в гладкой мускулатуре активирует К_АТФ каналы. Недавно было показано, что этот препарат ингибирует митоК_АТФ, но активирует цитоК_АТФ в кардиомиоцитах.

Недавно, в лаборатории митохондриального транспорта было показано, что дифосфонуклеотиды являются активаторами канала, причем наиболее выраженный эффект наблюдался при активации канала УДФ.

Было показано, что дифосфонуклеотиды, такие как АДФ и ГДФ активируют реконструированную в БЛМ канальную субъединицу [29,43]. Данные по активирующему действию ГДФ в дальнейшем были подтверждены и другими исследователями [12]. Недавно было показано, что в ряду дифосфонуклеотидов наиболее эффективным является уридиндифосфат (УДФ) [42]. Этот фосфонуклеотид в микромолярных концентрациях активирует митоК_АТФ. Для активации цитоК_АТФ нужны значительно большие концентрации УДФ [8]. Реконструированный в БЛМ канал (митоKIR), после ингибирования АТФ, полностью реактивируется 20 мкМ УДФ. В интактных митохондриях, где присутствуют обе субъединицы, канал реактивируется теми же концентрациями УДФ, и эта активация снимается глибенкламидом и 5-НD [42]. Следовательно, участок связывания УДФ локализуется на канальной субъединице.

Функцию метаболических регуляторов могут выполнять также гормоны. Еще на первых этапах исследования митоК_АТФ в лаборатории митохондриального транспорта обнаружено, что прогестерон ингибирует его канальную субъединицу. В настоящее время появились данные о том, что женский половой гормон b-эстрадиол является, вероятно, активатором митоК_АТФ, так как он обладает кардиопротекторным действием, которое снимается 5-НD [61].

Мужской половой гормон – тестостерон, также оказывал как активирующее митоК_АТФ, так и кардиопротекторное действие [20]. При измерении активности митоК_АТФ по флуоресценции флавопротеидов в митохондриях сердца, а также методом петч-кламп по регистрации электрических характеристик мембран митопластов было установлено, что тестостерон вызывал окисление флавопротеидов и активацию каналов. Оба эффекта зависели от присутствия в среде К⁺ и были чувствительны к АТФ. Показано, что тестостерон оказывал эффект только на митоК_АТФ и не влиял на цитоК_АТФ [20].

Каналы, образованные в БЛМ белком с молекулярной массой 55 кДа, регулируются АТФ, как было ранее показано [3], который способен значительно снижать проводимость модифицированной белком мембраны. Ионы Mg²⁺ не оказывали значительного влияния на ингибирование канала АТФ.

В интактных митохондриях можно также наблюдать АТФ-зависимый транспорт калия, используя модель энергозависимого входа калия. АТФ в присутствии MgCl₂ способен был подавлять энергозависимый вход калия в митохондрии. Однако, в отличие от данных, полученных при реконструкции этого белка в искусственные мембраны, действующая концентрация АТФ значительно ниже. Другим отличием является абсолютная необходимость Mg²⁺ для ингибирования АТФ в случае интактных митохондрий, в то время как при реконструкции белка с М_r55 кДа в БЛМ, Mg²⁺ не оказывает существенного влияния на эффект ингибирования калиевого канала АТФ.

Различия в действии Mg²⁺, возможно, объясняются тем, что Mg²⁺ - связывающий участок локализован на регуляторной субъединице канала. Связывание регуляторной субъединицы с магнием увеличивает, вероятно, сродство к АТФ каналообразующей субъединицы.

Ингибирование нуклеотидом, вероятнее всего, осуществляется за счет его связывания в специфическом участке, а не в результате фосфорилирования белка, хотя таковое может иметь место. Интересно, что присутствие магния не является необходимым условием для ингибирующего эффекта АТФ при реконструкции митоKir (белка с М_r 55 кДа) в искусственные мембраны, следовательно, Mg²⁺ проявляет свой эффект только в интактных митохондриях, то есть при наличии двух субъединиц.

Так как ингибирующий эффект АТФ проявляется и при реконструкции только каналоформирующей субъединицы (митоKir) в БЛМ и липосомы, логично предположить, что нуклеотидсвязывающий участок расположен на каналообразующей субъединице, однако регуляторная субъединица (митоSUR) повышает сродство каналов к нуклеотиду.

В исследовании по регуляции транспорта калия адениновыми нуклеотидами с использованием модели выхода ионов K⁺ из митохондрий в присутствии разобщителя окислительного фосфорилирования было обнаружено, что ингибитор адениннуклеотидтранслоказы ― атрактилозид в концентрации 1 мкМ полностью предотвращал ингибирующее действие АТФ. Следовательно, можно предположить, что для ингибирования канала АТФ должен транспортироваться внутрь митохондрий, где и происходит его связывание с каналом. Исходя из этого, представляется, что нуклеотидсвязывающий участок митохондриального АТФ-чувствительного калиевого канала располагается на обращенной в сторону матрикса части белка-канала.

Похожие работы

Параметры функционирования митоКАТФ у животных с различной устойчивостью к гипоксии, а также у крыс, адаптированных к кислородному голоданию

Скачать

118823

4

24

... м, в течение 10-15 мин. Группа низкоустойчивых (НУ) животных выдерживала эту высоту только в течение 1-1.5 мин. Глава 5. Результаты и обсуждения   5.1 Параметры функционирования митоКАТФ канала у крыс с различной резистентностью, а также у животных, адаптированных к гипоксии В этом разделе работы исследовались такие показатели, как дыхание МХ, скорость АТФ-зависимого К+ транспорта, ...