Анотація до роботи:

Рибальченко Т.В. Біохімічні особливості безрецепторної міжклітинної сигналізації. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія; Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Дисертаційна робота присвячена вивченню біохімічних особливостей міжклітинної хімічної сигналізації на прикладі регуляторних пептидів. Встановлені поверхнево активні і мембранотропні властивості низки регуляторних пептидів (кіоторфіну, енкефалінів, нейротензину, нейрогіпофізарних гормонів, субстанції П, брадикініну) і вірусу тютюнової мозаїки. Досліджено вплив окремих з них на Са²⁺-залежні АТФазні активності плазматичної мембрани і саркоплазматичного ретикулуму міоцитів та пасивний і АТФ-залежний транспорт Са²⁺ цими мембранами. На мембранах різного ступеня організації встановлено, що ліпідний мембранний матрикс виконує “каталітичну” роль в первинних процесах взаємодії пептидів з мембранами, забезпечуючи як рецепторні, так і нерецепторні їх ефекти. На прикладі низки регуляторних пептидів міжклітинної хімічної сигналізації припускається, що їх інкорпорація в ліпідний матрикс ініціює щонайменше 9 нерецепторних механізмів модуляції функціональної активності клітин.

1. У міжклітинній хімічній сигналізації ліпідний матрикс плазматичної мембрани виконує “каталітичну” роль в первинних процесах взаємодії як малих регуляторних пептидів (кіоторфін, енкефаліни та ін.), так і нуклеопротеїдів (вірус тютюнової мозаїки). Оскільки інтенсивність такої взаємодії (адсорбція, інкорпорація) залежить як від хімічної структури і хіральності молекул пептидних біорегуляторів, так і від біохімічних та механо-електричних властивостей ліпідного матриксу, можна стверджувати, що різні зміни в молекулярній організації ПМ є визначальними для вибору клітиною ізоформ хімічних сигналів (утилізонів, інформонів та нуклеопротеїдів) для трансформації їх енергії рецепторними і нерецепторними механізмами в енергію клітинного збудження.

2. Ліпіди плазматичної мембрани сприяють взаємодії ізомера кіоторфіну L-Tyr-L-Arg з ними, а мембранні білки завдяки своїм зарядам і гідрофільно-гідрофобному балансу гальмують вбудовування дипептиду в гідрофобну область ліпідного матриксу і він концентрується в області полярних головок. За мембранотропною активністю оптичні ізомери кіоторфіну мають ряд L-L>D-L»L-D>D-D, що співпадає з їх анальгетичною активністю і свідчить про важливу роль хіральності в мембранотропних процесах.

3. Інкорпорація молекул мет- і лей-енкефалінів та їх синтетичного аналогу -77 в ліпідні мембрани, фізико-хімічний стан мембрани та іонний склад оточуючого середовища як і мінімальна різниця в амінокислотному складі пептидів є важливими складовими, що забезпечують їх поліфункціональність.

4. Молекули нейротензину не тільки концентруються у зоні полярних головок ліпідів, але й вбудовуються в гідрофобну область мембрани. Головна роль у цьому процесі належить саме ліпідним компонентам мембрани, оскільки інкорпорація пептиду в азолектинові моношари зростає у порівнянні з ліпопротеїновими моношарами в 2 – 3 рази.

5. Основна роль в первинних механізмах проникнення ВТМ в клітину належить ліпідному мембранному матриксу і вірусним білкам, яким притаманні фузогенні властивості. Про це свідчить більш активна інкорпорація вірусних часток в ліпідні моношари при зниженні рН до 5,5.

6. Окситоцин і в більшій мірі дезаміноокситоцин, не впливаючи на Са²⁺-АТФазу саркоплазматичного ретикулуму є прямими інгібіторами Mg²⁺, Са²⁺-АТФ-азної активності плазматичних мембран міоцитів і АТФ-залежного транспорту кальцію. Це обгрунтовує можливість використання дезаміноокситоцину як специфічного блокатора транспортної Са²⁺-залежної АТФази плазматичної мембрани гладком’язових клітин травного тракту.

7. На прикладі низки регуляторних пептидів (РП) міжклітинної хімічної сигналізації за результатами проведених досліджень і даних літератури припускається, що їх інкорпорація в ліпідний матрикс ПМ ініціює щонайменше 9 нерецепторних механізмів модуляції функціональної активності клітин. Зміна біохімічних і фізико-хімічних властивостей мембрани і утворення небішарових структур (1), алостеричні зміни рецепторів (2), регуляція активності білків-переносників (3), модифікація іонних каналів (4), утворення пептид-ліпідних каналів (5), пряма регуляція G-білків (6) і ферментів-продуцентів вторинних месенджерів (7), утворення месенджерів пептидної природи (8) та тетинів і цитокінів (9) внаслідок часткового протеолізу інкорпорованих в мембрану РП.

Публікації автора:

1. Кучеренко М.Є., Рибальченко Т.В., Островська Г.В., Рибальченко В.К. Миготлива модель молекулярної організації плазматичної мембрани // Доповіді НАН України. 2001. – № 7. – С. 149–152.

2. Рибальченко Т.В., Гурняк О.М., Яблонська С.В., Рибальченко В.К. Удосконалення рідинно-мозаїчної моделі молекулярної організації плазматичної мембрани // Вісн. Київ. ун-ту ім. Тараса Шевченка. Пробл. регул. фізіол. функцій. – 2001. – Вип. 7. – С. 29-32.

3. Рыбальченко Т.В., Островская Г.В., Кондратюк Е.А., Мельник Ю.Н., Гурняк О.Н. Безрецепторная межклеточная химическая сигнализация // Нейрофизиология. – 2000. – Т. 32, №3. – С. 281-282.

4. Кучеренко М.Є., Рибальченко Т.В., Могилевич Б.Р. Міжклітинна хімічна сигналізація на прикладі субстанції П // Вісн. Київ. ун-ту ім. Тараса Шевченка. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. – 1999. – Вип. 5. – С. 17-22.

5. Кондратюк О.А., Рибальченко Т.В., Савчук О.М., Рибальченко В.К. Взаємодія вірусу тютюнової мозаїки з азолектиновими моношарами // Вісн. Київ. ун-ту ім. Тараса Шевченка. Пробл. регул. фізіол. функцій. – 1999. – Вип. 4. – С. 26-31.

6. Рибальченко Т.В. Міжклітинна сигналізація на прикладі субстанції П / Київ. ун-т. – Київ, 1999. – 42 с. – Укр. – Деп. в ДНТБ України 04.01.99, №6 – Ук99.

7. Рибальченко Т.В., Рибальченко Р.В. Вплив окситоцину на скоротливу активність гладких м’язів // Вестн. пробл. биол. и мед. – Харьков. – 1996. - №12. – С. 15-18.

8. Кондратюк О.А., РибальченкоТ.В., Бойко А.Л., Гурняк О.М. Роль ліпідів мембран в первинних механізмах проникнення вірусу в клітину // Тези доп. ІІІ Міжнар. конф. “Біоресурси та віруси”. – Київ – 2001. – С. 80.

9. Кондратюк О.А., Рибальченко Т.В., Токарчук Л.В., Савчук О.М., Свиридовська Л.В. Первинні механізми взаємодії вірусу тютюнової мозаїки (ВТМ) з плазматичною мембраною // ІІ Міжнар. конф. “Біоресурси та віруси”. – Київ. – 1998. – С. 90.

10. Рибальченко В.К., Островська Г.В., Мельник Ю.М., Порало І.В., Рибальченко Т.В. Роль оптичної ізомерії в мембранотропній активності кіоторфіну // XV з’їзд Укр. фізіол. тов-ва. Фізіол. журн. 1998. – Т. 4, №3. – С. 11.

11. Рибальченко В.К., Островська Г.В., Могилевич Б.Р., Ковальчук Т.О., Порало І.В., Цивінська С.М., Рибальченко Т.В., Коцюба В.Л., Кондратюк О.А., Мельник Ю.М., Савчук О.М., Бичко А.В. Роль мембранних ліпідів в міжклітинній хімічній сигналізації // ІІ з’їзд біофіз. тов-ва. Харків. – 1998. – С. 90.