ИСТИНА

Редокс-состояние клеток тесно связано с активностью дыхательной цепи (электронтранспортной цепи, ЭТЦ) митохондрий. Регуляция работы дыхательной цепи митохондрий важна для обеспечения клеток АТФ, а также для оптимизации количества супероксид-анион радикала, образующегося в ЭТЦ. Генерация супероксид-анион радикала с последующим образованием других активных форм кислорода может использоваться в сигнальных процессах или приводить к развитию окислительного стресса. Цитохром С – важный компонент ЭТЦ, осуществляющий перенос электрона между комплексами III и IV в межмембранном пространстве митохондрий. При определенных условиях цитохром С может выходить из митохондрий и инициировать апоптоз. Несмотря на многочисленные исследования митохондрий остается неизвестным, существуют ли механизмы регуляции активности цитохрома С, влияющие на его конформацию и электрон-транспортные свойства. Мы разработали новый методический подход, основанный на спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, surface-enhanced Raman spectroscopy SERS) c использованием серебряных плазмонных наноструктур, позволяющий исследовать конформацию гема цитохрома С в интактных функционирующих митохондриях. Мы установили, что спектры ГКР, регистрируемые от изолированных митохондрий кардиомиоцитов, представляют собой набор пиков, характерных для колебаний атомов в пиррольных кольцах и метиновых мостиков гема окисленного цитохрома С и зависящих от конформации гема. Мы показали, что при работе ЭТЦ гем цитохрома С обратимо изменяет конформацию между плоской и искаженной, при этом деполяризация внутренней митохондриальной мембраны и уменьшение концентрации протонов в межмембранном пространстве увеличивают вероятность реализации плоской конформации гема, а гиперполяризация внутренней митохондриальной мембраны и увеличение концентрации протонов уменьшают вероятность плоской конформации. Известно, что для переноса электрона между цитохромом С1 и цитохромом С необходима правильная ориентация гемов друг относительно друга, при этом в случае цитохрома С оптимальной является плоская конформация гема. Мы предполагаем, что деполяризация внутренней мембраны митохондрий, происходящая при активном синтезе АТФ в АТФ-синтазе при увеличении клеточной активности, приводит к переходу гема цитохрома С в плоскую конформацию и ускорению переноса электрона между комплексом III и цитохромом С, увеличивая активность всей ЭТЦ и способствуя синтезу АТФ. Мы установили, что при гипертонии в изолированных митохондриях кардиомиоцитов потенциал на внутренней митохондриальной мембране не влияет на конформацию гема цитохрома С, что может приводить к ухудшению регуляции активности электронного транспорта. Мы полагаем, что предложенный подход к изучению цитохрома С в митохондриях может быть перспективным методом исследования механизмов регуляции свойств цитохрома С в интактных митохондриях.