Введение к работе
Дктуад^норть У*|^»- Исследование молекулярной организации и функционирования ионных каналов биологических мембран является одной из фундаментальных проблем биофизики клетки. Одним из путей рьшоняя этой проблемы является образование конных накалов на бислойяых липидных мембранах (ЕШ) о введенными в них веществами-каналоформерами о известной структурой молекул. Ус- -пехж, достигнутые в атом направлении, обусловлены, в основном, антибиотиками природного происхождения. К числу таких относятся полиеновнв антибиотики' (ПА), продуцированные актииомшхета-ш, для многих из которых установлена химическая структура {Hamilton-iuiler, 1973). Молекула НА представляет собой лак-тонное кольцо, содержащее солрлженяу» спетому двойных связей, заряженные аминную, карбоксильну» и гндроксилъные группировки в гидрофильной части молекулы.
ПА вредетевляет собой большой класс мембраноактивных соединений, в основе биологического действия которых лежит увеличение пронисаемостк клеточных и модельных мембран по меганиаму образования ионных каналов (Касумов, 1986). Полвеновыо каналы имеют два основных состояния: проводящее и непроводящее. Время пребывания канала в проводящем состоянии зависит от структуры молекул Ї1А. Так, например, модификация молекула аи^отеряцива В по полярным группам, резво сокращает . время нахождения канала в проводящем состоянии, Избирательная проницаемость мембран также зависит от структуры молекул ДА* Так, уменьшение числа ГИЛРО К СИЛЬНЫХ ГРУПП В ТИДрСфИЛЬЯОЯ ЦеПИ МОЛеКУД ПОЛКЄН0Е
меняет избирательную проницаемость о анионной (аыфотернцвя В) на катиокну» (ловорин). Исследование свойств каналов в зависимости ст структури молекул ПА дает болыпу» информация о структуре канала, молекулярных процессах, протекающих в нем, и позволяет установить связь между их структурой и функцией В ЛЙ-пиднкх мембранах.
Важность исследования ПА обусловлена;еще. и тем, что они являются основными лекарственными соединениями, используемыми в клиническое медицине для лечения грибкових инфекций. Оддвио токсичность указанных антибиотиков резко ограничивает их првыэ-
i iv. .- . . . ;г. '.'. J і,--:* .>.' /-' :
вечве и ті^йуат реэдан;тя новых лекарственпых JopM. Этому спо-собстгокдля расшифровка химической структури ПА в разработка путе* і:од?-1 янетжи полисного;: кслекулн. Исследование пнтеграль-ноИ нрородякестк кемйраи и сі>оЛств одунечнах ионних канїлоа з прпеутетрк.- ПА » кх провзвокяих на ЦІМ создает уникальную возможность для ркреботки практически оОосковангнх рекомендации .целенаправленного с*>нтчзя ноаых ПА с заданными свойствами.
Целуй задачи исследовав,, Основная цель работы состояла п том, чтебы экспериментально установить взаимосвязь меіг,ду структуро*; молекул ПА а их ^уикикей в липидннх мємбравзх путом исследования интегральной проводимости, избирательной проницаемости мембран, а также сроїств одиночных иояних каналов.
Задачи яссладовйния:
-
Исследовать интегральт»ую проводимость бкслоИных мембран в присутствии полкеновых антибиотиков с различной структурой молекул (тетраены, пентоены, гептаены).
-
Изучать своіістна одиночных ионних каналов ПА с Известное структурой молекул.
-
Определить избирательную проницаемость ЕЕМ для уонсв в присутствии ДА.
-
Изучить зіфект-емотервшва В, вводв:лего с одноіі стороны мембраны и взаимодействие двух разных по селективности ПА.
Раучная.ковузнэ, работы. Впервые проведено исследование кембранотропноЯ активности большое группы полкеновых антибиотиков - тетраены. пентаены, гептаены на бнелойных липидяых мембранах, содержащих холестерин. Обнаружено,.что все изученные ПА увеличивает проводимость беслоЯных ляпидных мекбрая по механизму образования ионных каналов.
Нейтральный полвеновий антибеотрк - филенки, в отличие от ранее существующих представления, резко увеличивает прово-МЧОсть мембран во канальному механизму. Проводимость филгпв-нсвого канала примерно в 3,-4 раэа-выхе проводимости амїотєри-ыкнового жанала; Проводимость комбинированных каналов, формируемых в БЛМ филипиномс одной стороны, к амфотєгешном В с другой стороны составляет 30 пС. Время жизни канатов 25 с.
Впервые получены к были исследованы одиночное ронтше
какали в ГЛМ в присутствии индивидуальных компонентов нистатина, отличающиеся по проводимости и временным параметрам. Обнаружено, что индивидуальные компоненты нистатина Aj, А2, А3 и В увеличивают проводимость ЕОД по канально^ механизму. Определены времена Ж.И13НИ в проводящем и непроводящем состоянии,
В присутствии нистатина А обнаружено обратимое потенциал-зависимое включение короткоживуших каналов. Несмотря на различия структур молекул ниотатина Aj к Аэ со стороны гидрофобное части молекулы, наблюдается их. взаимодействие по раэннв сторсны мембраш.
Впервые показано, что при модификации мембраны с одной стороны анион-селективным ПА-амо?аришщом й,._а с другой - ка-тион-транспортирушіш-лвворином А^. происходит образование комбинированных каналов, селективность которых определяется молекулами амот«рицина В. Пріводихаоть комбинированного канала составляет 2-3 пС, что вдвое меньше проводимости индивидуальных аьф)тарициновых каналов.
Обнаружено, что а*фугерицин В, добавленный с одкоіі стороны мембраны в водно-солевых растворах (рН = 3,0) резко увеличивает проводимость мембран. При концентрации 2*1СГ"М обнаружены долгожиеувде ионные каналы ( — 20 сек) с большой дисперсией прородикостк 2420 пС, В отличие от симметриингых каналов, число асимметричных каналов при фиксированной концентрации ам$отервцина в не зависит от концентрати холестерина в диапазоне 2 + 10 мг/мл «ембрьноїюрмирующего раствора.
Практическая,пряность работы- Полшеновие антибиотики являются одними вз самых адъективных соединений, широко ис-пользуемнх в клиническое медицине для лечения грибковых инфекций. Ь^дицинская промышленность выпускает для. враятичвско-го адрероохренения такие препараты, как нистатин, емфстеркцин В, микогептин и лсьорин. В последнее время наметились реальные перспективи расширения оеры применения прстиеогрибковых антибиотиков для борьбы о такими широко распространенными засолованкямя человека, как вирусные инфекции, злокачественные, доброкачественные образования, атеросклероз е т.д. Поскольку в мембране опухолевых клеток содержится больше холестерина, чем в нормальных клетках, а стероидный гомеостаз он-
ко логических больных существенно меняется, представляется целесообразным воздевстворять на рззЕктке опухолевого процесса с помокып ПА. Степень повреждения клеток антибиотиков зависит не только ст" уровня инлуцироэанкой проводимости (т.е. от концентрации ентгбиотпке), но и от временя нахождения антибиотике в мембране, что метет случить характеристикой токсичности данного антибиотика. Это вреул определяется в экспериментах с EJW при удалении антибиотика иэ мембран». Ланнне показали, что исходный ал^отерпцен В,в зависимости от его концентрации, аффективно воздействует на клетки грибов, мембрана которых содержит эргостерин, но нетоксичен для животных клеток; мембрана которых содержат холестерин. Подобрав соответствуюіщго концентрацию антибиотика, можно регулирозать время функционирования антибиотика в мембране животных и растительных клеток.
Исследуя действие flA на мембраны, содержащие различные стерини, разработан новий метод идентификации старина в мембранах, защищенный авторским свидетельством.-
Лпробшия,, работы. Основные результаты были представлены на 1-ом Всесоюзном биофизическом съезде (Москва, 19й2), на 2-oit научно-практической конференции молодых ученых по пробле- - мам социально-экономического развития г.Баку в XI пятилетка в в перспективе (Баку, І983), на III Советско-Швейцарском сямпо-. гиуме: Биологические мембраны.' Структура и функции (Ташкент, IS83), на ІЄ-оЙ конференции ФЕБО (Федерация Европейского Биохимического Общеотаа) (Москва, І9Є4), а также обсуждались на научных семяяарая в институте ботаники АН АзССР.
С-бъем габоты. Диссертация состоит из введений, трех глав, выводов и списка литературы ( наименований). Работа изложена на страницах; машинописного текста и содержит таблиц и ;. рисунков.
Первая глава посвящена обзору литературных данных о . строении к свойствах яаналообрвзуютх соединения. В главе IX :.. описаны материалы и методы исследований, использованные в ходе эксперимента. В главе Ш изложены собственные экспериментальные данные я приводится их обсуждение.
рубликами. По материала» диссертации опубликовано 6 печатных работ, включая авторское свидетельство.