Mетал-індукована денатурація білків: закономірності, патологічні прояви та моделювання invitro
Анотація
здатність іонів багатьох металів до комплексоутворення з білками призводить до денатурації останніх та розвитку імунної відповіді на подібні структурно ушкоджені білки. Подібна гаптенова дія обумовлює загальновідомий феномен нікель-алергічного контактного дерматиту. В останні роки дедалі більшої уваги зазнають побічні ефекти сполук гадолінію, що використовуються в ролі контрастерів магнітної резонансної томографії, однак індукують розвиток фіброзу. В обох випадках важлива роль належить взаємодії іонів металу з колагеновими структурами. Ціль нашого дослідження полягала в порівнянні за умов in vitro впливу іонів міді та нікелю на дестабілізовані продукти розщеплення колагену. Показано істотні відміни між цими металами щодо здатності індукувати агрегацію за значень рН, що наближені до фізіологічних. Виявлено вплив на процес агрегації закиснення середовища. Показано, що порушення структури білка призводить до утворення високостабілізованих β-складчастих білкових агрегатів. Порівняння отриманих експериментальних даних з даними літератури дає змогу наблизитись до розуміння окремих механізмів токсичного впливу іонів металів на організм людини.
Посилання
Bella, J. (2016). Collagen structure: new tricks of very old dog. Biochemical Journal, 473, 1001-1025.
Bonefeld, C., Nielsen, M., Vennegaard, M., Johansen, J., Geisler, C., Thyssen, J. (2015). Nickel acts as an adjuvant during cobalt sensitization. Experimental Dermatology, 24, 229–231.
Brigger, D., Muckle, T. (1975). Comparison of Sirius red and Congo Red as stains for amyloid in animal tissues. Journal of Histochemistry and Cytochemistry, 232, 84-88.
Buxbaum, J., Linke, R. (2012). A molecular history of the amyloidosis. Journal of Molecular Biology, 421, 142-159.
Deganello, A., Meccariello, G., Parrinello, G., Gallo, O. (2015). Laryngopharyngeal Reflux and Laryngeal Squamous Cell Carcinoma. Austin Journal of Cancer Clinical Research, 2, 1022.
Fraifedler, D. (1980) Fyzycheskaia byokhymyia. Moskow, Mir. [in Russian].
Harris, J.R., Ed., (2012). Interactions with Various Compounds. Protein Aggregation and Fibrillogenesis in Cerebral and Systemic Amyloid Disease. Springer Science & Business Media.
Inshyn, D.I., Chernii, S.V., Kovalska, V.B., Yarmoluk, S.M. (2016). Design of 4-(4-dialkylaminostyryl)-pyridinium dyes for fluorescent detection of amyloid fibrils. Вiopolymers and Cell, 32, 289-299.
Johnston, N., Yan, J., Hoekzema, C., Samuels, T., Stoner, G., Blumin, J., Bock, J. (2012). Pepsin promotes proliferation of laryngeal and pharyngeal epithelial cells. Laryngoscope, 122, 15-22.
Khurana, R., Uversky, V., Nielsen, L., Fink, A. (2001). Is Congo red an amyloid-specific dye? Journal of Biological Chemistry, 276, 22715-22721.
Klunk W., Pettegrew J., Abraham D. (1989). Quantitative evaluation of Congo Red binding to amyloid-like proteins with beta-sheet conformation. Journal of Histochemistry and Cytochemistry, 37, 1273-1281.
Kute, Т.Е., Shao, Z.M., Snugg, N.K., Russeell, G.B., Case, L.D. (1992). Cathepsin D as prognostic indicator for node-negative breast cancer patient using both immunoassays and enzymatic assays. Cancer Research, 52, l98-203.
Lou, X., Xiao, T., Zhao, K, Wang, H., et al. (2007). Cathepsin D is secreted from M-BE cells: its potential role as a biomarker of lung cancer. Journal of Proteome Research, 6, 1083-1092.
Malfertheiner, P., Megraud, F., O'Morain, C.A., Atherton,J., Axon A.T., еt al. (2012). Management of Helicobacter pylori infection. Gut; 61, 646-664.
Mihajlov, O.V. (2000). Zhelatin kak matrica v koordinacionnoj khimii. Priroda, 8, 57-63 [in Russian].
Morgan, L., Flint, G. (1989). Nickel alloys and coatings: release of nickel. In: Maibach H.I., Menne T. (eds)., Nickel and the skin: immunology and toxicology, CRC, Boca Raton, Fla, 45-54.
Naumova, O.A. (2019). Nickel allergy. Klinichna Іmunolohiia Infektolohiia Alerholohiia, 2, 11-15. [in Russian].
Okazaki, Y, Gotoh, E. (2008). Metal release from stainless steel, Co–Cr–Mo–Ni–Fe and Ni–Ti alloys in vascular implants. Corrosion Science, 50, 3429-3438.
Sanitarni normy i pravyla okhorony poverkhnevykh vod vid zabrudnennia. San.PIN-4630-88. [in Ukrainian].
Shevel, M.V., Verevka, S.V. (2009). The problems of protein preparations stability: molecular autodamages and their functional consequences. In: Molecular Pathology of Proteins (Zabolotny D.I., Ed.), NovaSciencePublishers, New York, 23-30.
Thyssen, J., Linneberg, A., Menne, T., Johansen, J. (2007). The epidemiology of contact allergy in the general population – prevalence and main findings. Contact Dermatitis, 57(5):287–299.
Todd, G., Kay, J. (2016). Gadolinium-induced fibrosis. Annual Review of Medicine, 67, 273-291.
Verevka, S.V. (2017). The Main Parametabolic Complex / In: Advances in Medicine and Biology (Berhardt L.V., Ed.), Nova Science Publishers, New York, 126, 181-200.
Voroshylova, N.M., Timchenko, M.D., Verevka, S.V. (2019). Bence-Jones protein as a form of nano-scaled β-stacked supramolecular aggregates. Ukrainian Journal of Nephrology and Dialysis, 4, 39-44.
Wagner, B., Drel, V., Gorin, Y. (2016). Pathophysiology of gadolinium-associated systemic fibrosis. American Journal of Physiology. Renal Physiology, 311, 1-11.
Zabolotnyi, D.I., Belousova, A.A., Zabolotna, D.D., Savchenko, T.D., Voroshylova, N.M., Timchenko, M.D., Tsvirinko, I.R., Verevka, S.V. (2019). Aggregated proteins in malignant and benign neoplasms. Experimental Oncology, 41, 61-68.
Zabolotnyi, D.I., Sambur, M.B., Voroshylova, N.M., Verevka, S.V. (2019). Extracellular components of biofilms in the formation of antibiotic resistance and chronicity of the inflammatory processes. State of the problem. Otorhinolaryngology, 2-3, 72-84. [in Ukrainian].
Zabolotny, D.I., Verevka, S.V. (2009). Inter-molecular coordination of proteins at normal and pathologic state / In: Molecular Pathology of Proteins (Zabolotny D.I., Ed.), Nova Science Publishers, New York.
Zabolotny, D.I., Dieieva Yu.V., Gurzhenko Yu.M., Zabolotna D.D., Gordiienko Iu.A., Tymchenko M.D., Voroshylova N.M., Pakrishen S.V., Verevka, S.V. (2021). Fibrosis: polyetiologic complication with common denominator. Journal of National Academy of Medical Sciences of Ukraine, 27, 90-99. [in Ukrainian].
