Биологические мембраны

Работа посвящена математическому моделированию регуляции электронного и протонного транспорта в тилакоидных мембранах хлоропластов при разных условиях функционирования электрон-транспортной цепи (ЭТЦ). В основе исследования – предложенная нами ранее кинетическая модель, в рамках которой описываются редокс-превращения реакционного центра фотосистемы 1 (ФС1) и молекул ферредоксина, пластоцианина и нескольких форм пластохинона (связанные с ФС2 молекулы PQ_A, PQ_B и пул пластохинона PQ/PQH₂). В работе моделируется также кривая индукции флуоресценции хлорофилла а в листьях высших растений, адаптированных к темноте. Многофазные кинетические кривые, полученные при варьировании параметров модели, отражающих скорость функционирования цикла Кальвина–Бенсона и циклический путь переноса электронов вокруг ФС1, удовлетворительно согласуются с литературными экспериментальными данными. Основной результат нашей работы состоит в том, что в ней математически описано, как рН-зависимые регуляторные процессы, происходящие на различных участках ЭТЦ хлоропластов (нециклический, циклический и псевдоциклический электронный транспорт), отражаются в кинетике индукционных процессов (медленная индукция флуоресценции и редокс-превращения фотореакционного центра ФС1) в хлоропластах растений, адаптированных к темноте.

В работе исследовано влияние производного родацианина MKT-077 на функционирование изолированных митохондрий скелетных мышц мышей. Показано, что MKT-077 дозозависимо подавляет дыхание митохондрий, энергизованных как глутаматом и малатом (субстраты комплекса I дыхательной цепи), так и сукцинатом (субстрат комплекса II дыхательной цепи). Такое действие MKT-077 сопровождается снижением мембранного потенциала органелл и связано как с ингибированием активности комплексов I и II дыхательной цепи митохондрий, так и c увеличением протонной проницаемости внутренней мембраны митохондрий. Молекулярный докинг выявил в комплексе I дыхательной цепи митохондрий сайты, обладающие сродством к MKT-077, сравнимым со сродством к специфическому ингибитору ротенону. 5 мкМ MKT-077 вызвал достоверное увеличение продукции перекиси водорода митохондриями скелетных мышц. Однако в концентрации 1 мкМ MKT-077 снижал прооксидантный эффект антимицина А. Кроме того, MKT-077 дозозависимо снизил способность митохондрий поглощать и аккумулировать ионы кальция в матриксе. В работе обсуждаются механизмы возможного действия MKT-077 на функционирование митохондрий скелетных мышц и их вклад в побочные эффекты, наблюдаемые при in vivo терапии патологических состояний с помощью этого производного родацианина.

Исследовали влияние 100 мкМ ионов кадмия (Cd²⁺) на содержание ∆5-стеринов в микродоменах вакуолярной мембраны. Показано, что действие Cd²⁺ приводило к повышению количества стеринов в микродоменах тонопласта 2-й зоны градиента сахарозы и снижению его в микродоменах 4-й зоны. Сумма свободных стеринов была выше суммы эфиров стеринов как в тонопласте, так и в микродоменах 2-, 4- и 6-й зон. В составе свободных стеринов микродоменов преобладал β-ситостерин, а в тонопласте – стигмастерин. В составе эфиров стеринов отмечалось также высокое содержание стигмастерина в тонопласте и высокое содержание β-ситостерина и кампестерина в микродоменах 2-й зоны. В сравнении с контролем, который не подвергался воздействию Cd²⁺, наблюдались изменения в процентном содержании ∆5-стеринов. Преимущественно изменения затронули стерины, участвующие в структурной организации липидного бислоя. Полученные результаты позволяют предположить, что стерины микродоменов тонопласта могут принимать участие в ответе клетки на действие Cd²⁺.

Существование вкуса жирного наряду с общепризнанными вкусовыми модальностями (сладкое, горькое, умами, соленое и кислое) в настоящее время является предметом научной дискуссии и активного экспериментального анализа. Имеющиеся данные о сигнальном каскаде, запускаемом длинноцепочечными жирными кислотами (ЖК) во вкусовой клетке, свидетельствуют о его сходстве с каскадом трансдукции сладких, горьких и умами стимулов, однако начальные этапы трансдукции жирных стимулов до сих пор остаются нераскрытыми. В качестве одного из кандидатов на роль рецептора длинноцепочечных ЖК во вкусовой почке рассматривают представителя суперсемейства рецепторов, сопряженных с G-белками, – GPR120. В то же время имеющиеся в литературе сведения об участии GPR120 в восприятии ЖК периферической вкусовой системой крайне противоречивы. С целью создания платформы для дальнейшего изучения роли этого рецептора в трансдукции ЖК мы клонировали GPR120 из вкусовой ткани мыши и экспрессировали его в клетках линии НЕК-293. В отличие от исходных клеток НЕК-293, клетки НЕК-293, экспрессирующие рекомбинантный рецептор GPR120, генерировали Ca²⁺-ответы на аппликацию длинноцепочечных ЖК, что подтверждает литературные данные о сопряжении рецептора GPR120 с фосфоинозитидным каскадом и мобилизацией внутриклеточного Са²⁺. Представляется, что клетки HEK-293, экспрессирующие рецептор GPR120, могут быть полезной клеточной моделью для скрининга природных и синтетических лигандов этого рецептора и анализа его сопряжения с внутриклеточными сигнальными путями. Коэкспрессия GPR120 с другими сигнальными белками, вовлеченными в трансдукцию жирных стимулов во вкусовых клетках, может оказаться полезной для интерпретации ответов вкусовых клеток на стимуляцию ЖК.