Роль карбоксильних груп у регулюванні неспецифічної проникності мембран мітохондрій

Abstract

Іонізовані СООН-групи присутні в молекулярних структурах, задіяних у процес формування мітохондріальних пор перехідної проникності (МРТР) – АДФ/АТФ-антипортера та/або потенціалзалежних аніонних каналів. В експериментах на препаратах ізольованих мітохондрій гепатоцитів щура ми виявили, що в разі індукції неспецифічної проникності мембран мітохондрій під дією Са²⁺ у відносно низькій концентрації (15 мкМ) модуляція активності СООН-груп за допомогою 2-етокси-1-етоксикарбоніл-1,2-дигідрохіноліну (1 мМ) призводила до односпрямованих ефектів – прискорення процесів формування МРТР і транспортування інкубаційного розчину та Са²⁺ крізь ці мегаканали, пролонгування відкритого стану останніх, зростання кінцевого об’єму (набрякання) мітохондрій і збільшення кількості Са²⁺, вивільненого з них. При застосуванні кальцію у високій концентрації (100 мкМ), навпаки, спостерігалися різноспрямовані процеси – сповільнення потоку інкубаційного розчину крізь МРТР та процесу їх формування; у той же час вихід Са²⁺ із мітохондрій прискорювався. Кінцевий об’єм мітохондрій та кількість Са²⁺, що вивільнився з них, все ж таки зростали. Відмінності між результатами впливу використаного модулятора активності СООН-груп на неспецифічну проникність мітохондрій, індуковану кальцієм у низьких та високих концентраціях, імовірно, вказують на наступне. Процес набрякання мітохондрій є насичуваним, а вихід Са²⁺ з цих органел носить нелімітований характер. Процес вивільнення Са²⁺ із мітохондрій, вірогідно, зазнає ініційованої кальцієм інактивації. Механізми індукції неспецифічної проникності мембран мітохондрій під впливом кальцію в низьких та високих концентраціях є відмінними. Кальцієвий уніпортер мітохондрій є чутливим до модулятора активності СООН-груп. Певний внесок у досліджувані процеси забезпечує дифузія води крізь внутрішню мембрану мітохондрій та/або інші системи; це може призводити до змін у процесі транспортування рідин у даних органелах.

Ionized COOH groups are present in molecular structures involved in the process of formation of mitochondrial permeability transition pores (MPTPs), in particular, in the ADP/ATP antiporter and/or voltage-dependent anion channels. In experiments on preparations of isolated mitochondria obtained from rat hepatocytes, we found that, in the case of induction of nonspecific permeability through mitochondrial membranes under the action of Cа²⁺ in a relatively low concentration (15 μM), modulation of the activity of COOH groups with the use of 2-ethoxy-1-ethoxycarbonyl-1,2-dihydroquinoline (1 mM) led to unidirectional effects, namely to acceleration of the processes of formation of MPTPs and transport of incubation solution and Са²⁺ through these megachannels, prolongation of the open state of the latter, as well as to increases in the final volume (swelling) of the mitochondria and to a rise in the amount of Са²⁺ released from these organelles. In contrast, when calcium was used in a high concentration (100 μM), the directions of the above processes were dissimilar. Slowing down of the flow of incubation solution through MPTPs and the process of their formation was observed; at the same time, Са²⁺ release from the mitochondria was accelerated. However, the final volume of the mitochondria and the amount of Са²⁺ released from these cellular structures increased. Differences between the effects of the used modulator of the activity of COOH groups on the nonspecific permeability of the mitochondria induced by calcium applied in low and high concentrations are perhaps determined by the following. The process of swelling of the mitochondria is saturable, while Са²⁺ release from these organelles shows an unlimited pattern. The latter process (Са²⁺ release) probably undergoes calcium-initiated inactivation. The mechanisms of induction of nonspecific permeability of the mitochondrial membranes under the action of low and high calcium concentrations differ from each other. The calcium uniporter in the mitochondria is sensitive to the modulator of the activity of COOH groups. Diffusion of water through the inner mitochondrial membrane and/or other systems provides some contribution to the studied processes; this can lead to changes in the transport of liquids in these organelles.