Анотація до роботи:

Пономаренко О.В. Вплив сперміну на транспорт іонів Са в мітохондріях міометрія. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. Інститут біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України, Київ, 2007.

Із використанням методів радіоактивної мітки (⁴⁵Са²⁺), лазерної-кореляційної спектроскопії, проточної цитофлуориметрії та математичного моделювання одержані нові дані щодо властивостей Са²⁺-акумулюючої системи та Са²⁺-залежної пори перехідної проникності мітохондрій клітин міометрія, впливу іонів Mg та поліаміну сперміну на транспорт Са²⁺ в них. Досліджена дія сперміну на Mg²⁺,АТР-залежну акумуляцію Са²⁺ в мітохондріях: за малих концентрацій сперміну (1 мМ) спостерігається активація транспортного процесу, а за великих (1-10 мМ) – його інгібування. На Mg²⁺,АТР-залежну акумуляцію Са²⁺ в саркоплазматичному ретикулумі міоцитів матки спермін (до 10 мМ) практично не впливає. Розроблено кінетичну модель біфазного впливу сперміну на початкову швидкість акумуляції Са²⁺ в мітохондріях. Встановлено, що спрямованість дії циклоспорину А на Mg²⁺,АТР-залежну акумуляцію іонів Са в мітохондріях міометрія (стимуляція чи інгібування) залежить від концентрації іонів Mg. Доведено, що у разі збільшення неспецифічної проникності мембрани мітохондрій, але за умов використання сперміну (1 мМ) у присутності Mg²⁺ у насичувальних (щодо функціонування Са²⁺-уніпортера) концентраціях (7 мМ), спостерігається повне відновлення рівня Mg²⁺,АТР-залежної акумуляції Са²⁺ у цих субклітинних структурах. Із застосуванням методів лазерної кореляційної спектроскопії та проточної цитофлуориметрії продемонстровано існування Са²⁺- залежної пори перехідної проникності в мітохондріях клітин міометрія., яка гальмується циклоспорином А та регулюється сперміном.

1. У біохімічних дослідженнях гладеньких м’язів, у тому числі міометрія, актуальним є питання щодо вивчення кінетичних закономірностей трансмембранного обміну Са²⁺ у мітохондріях, особливостей регуляції цього процесу фізіологічно-активними сполуками, зокрема поліамінами. У даній роботі із використанням методів ізотопної техніки (⁴⁵Са²⁺), лазерної кореляційної спектроскопії, проточної цитофлуориметрії та біохімічної кінетики досліджували властивості Mg²⁺,ATР-залежної Са²⁺-акумулюючої системи та Са²⁺-залежної пори перехідної проникності мітохондрій клітин міометрія, вплив іонів Mg та поліаміну сперміну на транспорт Са²⁺ в них.

2. На оброблених розчином дигітоніну (0,01%) клітинах міометрія показано, що нечутлива до тапсигаргіну Mg²⁺,АТР-залежна акумуляція Са²⁺ в них є результатом функціонування Са²⁺-уніпортера мітохондрій, оскільки вона повністю пригнічується протонофором СССР та рутенієвим червоним. Акумуляція Са²⁺ збільшується із зростанням концентрації Mg²⁺ (0-7 мМ): константа активації К_Mg становить 2,8±0,4 мМ. Mg²⁺ є більш ефективним регулятором акумуляції Са²⁺ в мітохондріях, ніж у саркоплазматичному ретикулумі.

3. Вперше доведено, що залежність швидкості СССР-чутливої акумуляції Са²⁺ у мітохондріях міометрія від концентрації поліаміну сперміну є двофазною. Константи активації К_а та пригнічення К_і становлять 0,3 - 0,5 та 5,2 мМ відповідно. Спермін дуже слабко впливав на Mg²⁺,АТР-залежну акумуляцію Са²⁺ у саркоплазматичному ретикулумі міометрія, яка пригнічувалась тапсигаргіном, але не була чутлива до дії рутенієвого червоного.

4. Вперше розроблено та апробовано у дослідах кінетичну модель двофазного впливу сперміну на швидкість Mg²⁺,АТР-залежного накопичення іонів Са в мітохондріях міометрія. Модель ґрунтується на уявленні щодо існування двох типів ділянок зворотного зв’язування сперміну з мітохондріальною мембраною – високо- та низькоафінної.

5. Дія циклоспорину А – блокатора мітохондріальної пори перехідної проникності – на Mg²⁺,АТР-залежну акумуляцію Са²⁺ у мітохондріях міометрія залежить від концентрації Mg²⁺: стимулюючий ефект за 3 мМ, інгібуючий - за 7 мМ (насичувальна концентрація щодо Са²⁺-уніпортера).

6. При збільшенні неспецифічної проникності мітохондріальної мембрани (відсутність у середовищі передінкубації АТР чи АТР разом з Mg²⁺) відбувається пригнічення Mg²⁺,АТР-залежного накопичення Са²⁺ в мітохондріях за стандартних умов, як за відсутності, так і в присутності, сперміну (1 мМ) або циклоспорину А (5 мкМ). В обох випадках режиму передінкубації спрямованість дії сперміну на акумуляцію Са²⁺ зберігається: стимуляція за наявності в суспензії як 3, так і 7 мМ Mg²⁺.

7. Вперше продемонстровано, що, при насичувальних (щодо Са²⁺- уніпортера) концентраціях іонів Mg (7 мМ), спермін у фізіологічній концентрації (1 мМ) відновлює акумуляцію Са²⁺ в деенергізованих мітохондріях клітин міометрія до контрольного рівня.

8. У комплексних дослідах, що були проведені із використанням методів лазерної кореляційної спектроскопії та проточної цитофлуориметрії, вперше продемонстровано явище циклоспорин А - чутливого, Са²⁺-залежного набухання мітохондрій міометрія, що свідчить про існування пори перехідної проникності в них. Спермін у низьких концентраціях (0,1 мкмоль/мг білка) блокує відкривання пори, а у високих (10 мкмоль/мг білка) – активує її.

Публікації автора:

1. Вадзюк О.Б., Борисова Л.А., Тітус О.В. (Пономаренко О.В.), Костерін С.О. Чутлива до протонофору СССР зміна флуоресценції тетрацикліну за умов моделювання Mg²⁺, АТР - залежного транспортування іонів Са в мітохондріях гладенького м'яза. // Укр.біохім.журн. - 2003. - Т.75, № 4. - С. 64- 74.

2. Бабич Л.Г., Борисова Л.А., Шлыков С.Г., Титус О.В. (Пономаренко О.В.), Костерин С.А. Влияние ионов Мg и спермина на АТР-зависимый транспорт Са²⁺ во внутриклеточных структурах миометрия. І.Сравнительное изучение аккумуляции Са²⁺ в митохондриях и саркоплазматическом ретикулуме. // Укр. биохим. журн. - 2004.- Т. 76, № 5. - C. 52-61.

3. Бабич Л.Г., Борисова Л.А., Шлыков С.Г., Титус О.В. (Пономаренко О.В.), Костерин С.А. Влияние ионов Мg и спермина на АТР-зависимый транспорт Са²⁺ во внутриклеточных структурах миометрия. II. Сравнительное изучение действия спермина, ионов Мg и циклоспорина А на транспорт Са²⁺ в митохондриях. // Укр. биохим. журн. - 2004.- Т. 76, № 6. - C. 55-63.

4. Костерін С.О., Бабіч Л.Г., Шликов С.Г., Тітус О.В. (Пономаренко О.В.), Борисова Л.А. Кінетична модель впливу сперміну на Mg²⁺, ATP-залежний транспорт іонів Са у мітохондріях гладенького м’яза. // Укр. біохім. журн. - 2005.- Т. 77, № 3. - C. 76-86.

5. Пономаренко О.В., Бабіч Л.Г., Горчев В.Ф., Костерін С.О. Дослідження Са²⁺-залежного набухання мітохондрій гладенького м’яза за допомогою методу проточної цитометрії та вплив сперміну на цей процес. // Укр. біохім. журн. - 2006.- Т. 78, № 6. - C.38-45.

6. Борисова Л.А., Шликов С.Г., Бабіч Л.Г., Тітус О.В. (Пономаренко О.В.) Вплив сперміну та Mg²⁺ на акумуляцію Са²⁺ у внутрішньоклітинних пулах міометрія. VIII Укр. біохім. з’їзд. Тези доповідей. // Укр. біохім. журн. - 2002. –Т. 74, № 4а (додаток 1) - С.27.

7. Пономаренко О.В., Бабіч Л.Г., Шликов С.Г. Використання методу проточної цитофлуориметрії з метою вивчення Са²⁺-індукованої пори мітохондрій гладеньких м’язів. Конференція-конкурс молодих вчених, Конференція-конкурс молодих учених, присвяченої 100-річчю з Дня народження М.Ф. Гулого "Актуальні проблеми біохімії та біотехнології- 2005" Київ-2005 Тези доповідей С.41-42

8. Тітус О.В. (Пономаренко О.В.), Борисова Л.А., Чутлива до дії протонофору акумуляція Са²⁺ у мітохондріях міометрія і вплив сперміну та іонів Mg на цей процес. Конференція-конкурс молодих учених, присвяченої 100-річчю з Дня народження Д. Л.Фердмана "Актуальні проблеми біохімії та біотехнології- 2003" Київ-2003 Тези доповідей С.18

9. Тітус О.В. (Пономаренко О.В.), Борисова Л.А Трансмембранний обмін іонів Са в мітохондріях міометрія та вплив сперміну на цей процес // 58-ма науково-практична конф. cтуд. та мол. вчених Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця "Актуальні проблеми сучасної медицини" МОЗУ. Київ -2003. Тези доп. С.17-18

10. Тітус О.В. (Пономаренко О.В.), Борисова Л.А. Взаємний ефект сперміну та іонів Мg на систему акумуляції іонів Са мітохондріями міометрія // ІХ Міжнародна конференція Інформотерапія: теоретичні аспекти та практичне застосування" м.Київ -2003 р. Тези доп. С.115.

11. Babich L.G., Shlykov S.G., Titus O.V. (Ponomarenko О.V.), Borisova L.A., Kosterin S.A. The concentration dependence of the spermine effect on the Ca²⁺ accumulation in the myometrium mitochondria. 5th Parnas Conference Molecular Mechanisms of cellular signaling. Ukr Biokhim Zh. 2005,- 77 -(2) - Р. 48.

12. Borisova L.A., Babich L.G., Shlykov S.G., Titus O.V. (Ponomarenko О.V.), Kosterin S.A. Effect of spermin on Ca²⁺ transport in the mitochondria of the rat myometrium // The Second International Symposium " Smooth muscle Physiology and Biophysics" Neurophysiology. – 2003. V. 35, № 3/4. – Р. 374.

13. Borisova L. A., Babich L. G., Shlykov S. G., Titus O. V. (Ponomarenko О.V.), Kosterin S. O. Spermine effects on the Ca²⁺ transport in mitochondria of uterine smooth muscle cells. Journal of Thrombosis and Haemostasis 2003; 1 Supplement 1 July: abstract number P.4.9-05.

14. Borisova L.A., Babich L.G., Shlykov S.G., Titus O.V. (Ponomarenko О.V.), Kosterin S.A. Spermine effect on the Ca²⁺ transport in mitochondria of uterine smooth muscle cells. 29th Meeting of the Federation on the European Biochemical Societies, EJB 2004, 271, Supplement 1: 184.

15. Ponomarenko O.V., Babich L.G., Shlykov S.G. Comparative studying of spermine and Mg ions effect on Ca²⁺ transport in the myometrium mitochondria // IX Conference on Cell Biology Folia Histochemica et Cytobiologica 2005, 43 (1) P. 23.

16. Пономаренко О.В., Бабіч Л.Г., Костерін С.О. Са²⁺-індуковане збільшення неспецифічної проникності мембран мітохондрій міометрія щурів та її регуляція сперміном // Тез. доп. ІХ Укр. біохім. з’їзду. - Матеріали ІХ Укр. біох. з’їзду. - 2006. – Т. 1.- с.167.