Кардиолипин ( дифосфатидилглицерин)
Кардиолипины (cardiolipins) [греч. kardia — сердце, lipos — жир и лат. -in(e) — суффикс, обозначающий «подобный»] — фосфолипиды (дифосфатидилглицерины), группа липидов, содержащихся в значительных количествах в мембранах митохондрий; участвуют в процессе окислительного фосфорилирования (см. Окислительное фосфорилирование) и переноса электронов. К. активируют пероксидазную активность цитохрома С. Смесь К., лецитина (см. Лецитин) и холестерина (см. Холестерин) применяется в качестве антигена («кар-диолипиновый антиген») в серодиагностике сифилиса. К. впервые были выделены из мышц бычьего сердца (отсюда возникло название).
Кардиолипин митохондрий образуется из фосфатидилглицерола , который в свою очередь синтезируется из CDP-диацилглицерола ( рис. Биосинтез триацилглицеролов и фосфолипидов: метаболическая карта ) и глицерол-3-фосфата .
Из клеток Clostridium innocuum выделено целое семейство простых эфиров липидов - плазмалогенов , в частности новый плазменилкардиолипин и его лизоформа [ Johnston N.C. and Goldfine H., 1994 ]. Важно подчеркнуть, что среди ДНК-связанных липидов кардиолипин занимает особое место. Весь кардиолипин хроматина локализован в ДНК и ядерном матриксе [ Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1993 ], регулирует активность ДНК- и РНК-полимераз, протеинкиназы С [ Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1993 , Yoshida S. et al., 1989 , Umekawa Н. et al., 1988 , Hirai H. et al., 1992 ], ДНК-топоизомеразы I и ДНК-топоизомеразы II, [ Simbulan С.М.G. et al., 1994 , Mizushima Т. et al., 1992 , Tamura H. et al., 1990 ] и белков инициации репликации - dnaА и Т-антиген [ Castuma C.E. et al., 1993 , Hirai H. et al., 1991 ]. Следовательно, кардиолипин может входить в состав реплисомы и быть чувствительной мишенью для противоопухолевых препаратов.
Действительно, сарколизин вызывает эффект перераспределения липидов между ДНК и ядерным матриксом в саркоме 37 in vivo, что особенно отражается на уровне кардиолипина [ Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1993 , Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1989 ].
Более того, липидоцитостатик - децифен (1-децил-3-ди(2-хлорэтил) аминофенацил-пропандиол) вызывает in vivo существенные изменения эластовязкости нуклеоида саркомы 37 при титровании бромистым этидием, которые выражались в увеличении доменов с большей плотностью суперспирализации наряду с релаксацией части доменов ДНК, а также утрату способности к бифазному переходу [ Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1993 ]. Не исключено, что аналогично сарколизину местом приложения децифена тоже может быть липидный компонент ДНК, в частности кардиолипин. И вполне вероятно, что липидоцитостатик адресного действия - алкилкардиолипин и его дериваты [ Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1996 , Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1999 ] - аналогично другим противоопухолевым алкилфосфолипидам [ Boggs K.P. et al., 1995 , Araki S. et al., 1994 ] и природному плазменилкардиолипину [ Johnston N.C. and Goldfine H., 1994 ] также могут индуцировать программированную гибель опухолевых клеток.
Как оказалось [ Martelli A.M. et al., 1992 ], в ядре присутствует отдельная фосфоинозитольная сигнальная система ( бета-изоэнзимфосфоинозитидазы С ). Эта специфическая инозитольная фосфолипаза С включается в различные сигнальные пути, приводящие к росту и дифференциации клеток [ Smith M.R. et al., 1994 ]. Микроинъекция фермента индуцирует синтез ДНК в клетках 3T3 . В ядрах клеток эритролейкемии после гамма-облучения обнаружены ранние изменения фосфорилирования инозитолбифосфата , которые предшествуют временному сильному увеличению синтеза ДНК и активности ДНК-полимеразы бета [ Rana R.A. et al., 1994 ]. Предполагается возможность включения ядерных инозитольных фосфолипидов в каскад ранних событий, ведущих к регуляции репликации ДНК. Доказана прямая связь между изменением метаболизма инозитольных фосфолипидов, последующей активации протеинкиназы С и включением механизма синтеза ДНК [ Martelli A.M. et al., 1991 ].
В опытах in vivo показано [ Umekawa Н. et al., 1988 ], что уже 3 мкМ кардиолипин или фосфатидилинозитол частично, а 100 мкМ и полностью ингибируют репликацию ДНК плазмиды, хотя 100 мкМ фосфатидилсерин -только на 30%. Кроме того, кислые фосфолипиды (100 мкМ) частично подавляют активность ДНК-полимеразы альфа. Интересно, что фосфатидилинозитол активирует только малоактивную, но не высокоактивную форму ДНК-полимеразы альфа фиброблабстов человека [ Sylvia V.L. et al., 1988 ]. Для активации ДНК-полимеразы альфа саркомы мыши in vitro необходимы фосфатидилинозитол и протеинкиназа С, которая фосфорилирует фермент перед связыванием матрицей ДНК [ Sylvia V.L. et al., 1986 ].
Особого внимания заслуживают опыты с хорошо очищенными ДНК-полимеразами альфа, бета и гамма эукариот [ Yoshida S. et al., 1989 ]. Установлено, что кардиолипин ингибирует все три ДНК-полимеразы и терминальную дезоксинуклеотидилтрансферазу .
Ингибирование ДНК-полимеразы гамма кардиолипином представляет особый интерес, так как кардиолипин является одним из главных фосфолипидов внутренней мембраны митохондрий и ДНК-полимераза гамма включается в репликацию митохондриальной ДНК .
Эффекты ингибирования кислыми фосфолипидами имеют дозовую зависимость. Выявлено, что лизокардиолипин менее эффективен, чем кардиолипин , а диглицериды вообще не оказывают действия. Следовательно, эффект кардиолипина на ДНК-полимеразы обусловлен самим кардиолипином, а не возможными примесями в его образце. Важно, что для ингибирования фосфолипиды должны быть преинкубированы с ферментом в отсутствие матрицы ДНК и субстрата. Это предполагает, что сайты связывания для фосфолипидов на белке-ферменте могут быть маскированы ДНК. Такие результаты коррелируют с данными работы [ Koike Т. et al., 1984 ], свидетельствующими, что кардиолипин конкурирует с ДНК-связывающей активностью моноклональных анти-ДНК-антител.
И, наконец, если в низкой концентрации (2-5 мкг) фосфатидилглицерол и фосфатидилинозитол стимулируют, а избыток их (10 мкг) ингибирует репликацию ДНК, то кардиолипин ингибирует эту реакцию независимо от концентрации [ Hirai H. et al., 1992 ]. Однако фосфатидилсерин и фосфатидилхолин не влияют на репликацию ДНК.
Смотрите также:
