The National Academy of Sciences of Ukraine

View message

26.02.2020

«Каліксарени як перспективні модулятори активності атр-гідролаз та систем енергозалежного транспорту катіонів в міоцитах»

Лекцію на таку тему нещодавно прочитав академік НАН України С.О. Костерін. Доповідач розповів про теоретичне та практичне значення результатів, отриманих ученими в ході трансдисциплінарного дослідження

21 лютого 2020 року в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України відбулася трансдисциплінарна лекція завідувача відділу біохімії м’язів Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України академіка Сергія Олексійовича Костеріна «Каліксарени як перспективні модулятори активності АТР-гідролаз та систем енергозалежного транспорту катіонів в міоцитах».

Лекцію читає академік НАН України, професор С.О. Костерін

На початку лекції доповідач наголосив, що типовою рисою розвитку науки у XXI сторіччі є трансдисциплінарні дослідження у галузі природознавства. Інакше, чим можна пояснити виникнення та прогрес таких наук та наукових напрямів, як, наприклад, фізична біохімія, хімічна біофізика, біофізична хімія, системна та синтетична біологія, нанобіотехнологія, біоінформатика та комп’ютерна біологія, біоматематика тощо. У лекції було акцентовано увагу на вибраних результатах трансдисциплінарного («БІОХІМІЯ» + «БІОФІЗИЧНА ХІМІЯ» + «ОРГАНІЧНА ХІМІЯ» + «БІООРГАНІЧНА ХІМІЯ» + «СУПРАМОЛЕКУЛЯРНА ХІМІЯ») вивчення співробітниками відділу біохімії м’язів Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України та відділу хімії фосфоранів Інституту органічної хімії НАН України (директор Інституту та завідувач відділом академік НАН України, професор В.І. Кальченко) молекулярних та мембранних механізмів АТР-залежної регуляції концентрації іонів Са в гладеньком’язових клітинах (ГМК) та модуляції її циклічними олігомерами фенолів - каліксаренами.

Під час лекції

При проведені дослідів, результати яких презентувалися у лекції, використовувались наступні методи: препаративної та аналітичної біохімії, біохімічної мембранології, ензимології, ізотопної техніки (⁴⁵Са²⁺), фотон-кореляційної спектроскопії, спектрофотометрії, спектрофлуориметрії, протокової цитофлуориметрії, світлової, електронної та конфокальної мікроскопії, мас спектрометрії, комп’ютерного докінг-моделювання та молекулярної динаміки, хімічної та біохімічної кінетики, математичного моделювання та статистичного аналізу (ІБХ НАН України); органічного синтезу, ЯМР, інфрачервоної спектроскопії, ОФВЕРХ та молекулярного моделювання (ІОХ НАН України).

Доповідач підкреслив, що, з точки зору системної біології, ГМК являє собою відкриту нерівноважну рецепторну Са²⁺-залежну тензоелектрохімічну ізотермічну систему. Для неї, стосовно внутрішньоклітинного кальцієвого гомеостазу, притаманні, зокрема, такі властивості: кооперативність, нелінійність, неадитивність, сінергістичність, наявність мережі позитивних і негативних зворотних зв’язків, а також явище “градієнту спорідненості” до іонів Са у випадку мембранозв’язаних енергозалежних Са²⁺-транспортувальних систем. З фундаментальної точки зору перспективним є комплексне трансдисциплінарне вивчення властивостей ГМК, з’ясування біохімічних механізмів регуляції концентрації Са²⁺ в них. У зв’язку з тим, що АТР-гідролазні системи (як Са²⁺-транспортувальні мембранозв’язані, так і скоротливих протеїнів) задіяні у контролі унікального загальнобіологічного феномену – спряження збудження та скорочення у м’язах, нагальним є пошук низькомолекулярних оборотних ефекторів (інгібіторів, активаторів) – селективних та достатньо афінних (K_eff_.=10^-6–10^-5 M) регуляторів мембранозв’язаних Са²⁺-транспортувальних АТР-гідролаз та АТР-гідролази скоротливих протеїнів.

У лекції було зроблено акцент на висвітленні наступних питань (на прикладі тканини міометрія):
1. Гладенькі м’язи, Са2+, внутрішньоклітинні кальцієві транзієнти та системи енергозалежного транспорту іонів Са;
2. Каліксарени;
3. Системи активного транспорту іонів Са, АТР-гідролази та каліксарени;
4. Іонна проникність біологічної мембрани та каліксарени.

Під час дискусії

Було продемонстровано, що вибрані каліксарени можуть слугувати селективними ефекторами (інгібіторами, активаторами) окремих катіон (Са²⁺,Na⁺,K⁺)-транспортувальних АТР-гідролазних систем. Наголошувалось, що використання вибраних каліксаренів у якості селективних ефекторів АТР-гідролазних систем відкриває перспективи для вирішення низки найважливіших актуальних проблем біохімії, біофізичної хімії, системної біології та молекулярної фізіології гладеньком’язової клітини. Є підстави стверджувати, що деякі з досліджених каліксаренів можуть слугувати “молекулярними платформами”, перспективними для створення ліків нового покоління, що нормалізують внутрішньоклітинний кальцієвий гомеостаз та скоротливу функцію гладеньких м’язів у випадку її порушення за різноманітних патологічних станів. Можливе практичне застосування результатів: у боротьбі з патологіями скоротливої функції міометрія в акушерстві та гінекології, серцево-судинними та урологічними хворобами, порушеннями моторики шлунково-кишкового тракту тощо.

Експериментальні результати, що висвітлювалися у лекції, нещодавно були систематизовані, проаналізовані та узагальнені у трансдисциплінарній монографії: Костерін С.О., Кальченко В.І., Векліч Т.О., Бабіч Л.Г., Шликов С.Г. Каліксарени як модулятори АТР-гідролазних систем гладеньком’язових клітин //Київ “Наукова думка”, 2019, 256 с. (науковий редактор академік НАН та НАМН України професор С.В. Комісаренко; рецензенти: член-кореспондент НАН України професор А.І. Вовк, член-кореспондент НАН України професор Р.С. Стойка).

Наприкінці засідання доповідач відповів на запитання присутніх.

В обговоренні доповіді академіка НАН України С.О. Костеріна взяли участь академік НАН України В.І. Кальченко, член-кореспондент НАН України А.І. Вовк, професор А.О. Толмачов, доктор біологічних наук В.К. Кібірєв, кандидат хімічних наук С.О. Черенок, кандидат біологічних наук О.В. Цимбалюк та інші.