Regulatory action of Laennec’ peptides at mitochondrial processes


O.A. Gromova, I.Ju. Torshin, V.G Zgoda, E.A. Dibrova

1 Ivanovo state medical academy of the Ministry of Health of Russia, Ivanovo 2 «Informatics and management» Federal Research Center of the RAS, Moscow 3 V.N. Orekhovich Scientific research institute of biomedical chemistry, Moscow 4 RHANA medical corporation
Disorders of mitochondrial functions are associated with complex of negative late effects for all types of cells and lead to faster aging of organism’s tissues. Article introduces the results of analysis of peptide medicament Laennec, pointing out at the molecular action mechanisms of the medicine at mitochondrial function. There are found Laennec peptides helping to slow down cellular apoptosis in conditions of oxidative/toxic stress, chronic inflammation and hyperinsulinemia due to Bcl-2 antiapoptotic protein activation, PPARA receptor, G6 adhesive G-protein receptor, МАР-kinases, В proteinkinase and pyruvate dehydrogenase kinases.

Митохондрии – клеточные органеллы, основной функцией которых является обеспечение энергетического и электролитного баланса клетки, т.е. синтез АТФ и поддержание мембранного потенциала. Нарушения функций митохондрий ассоциированы с комплексом негативных последствий для всех типов клеток и приводят к ускоренному старению тканей организма [1, 2].

Ниже представлены результаты анализа пептидного состава препарата Лаеннек, указывающие на молекулярные механизмы его воздействия на функцию митохондрий. В пилотных клинических исследованиях, включавших 240 пациентов в возрасте 20–55 лет с астенией и переутомлением, страдавших стеатогепатитом алкогольного и неалкогольного генеза, вирусным гепатитом С, было показано, что курсовое применение Лаеннека не только устраняло клиническую симптоматику астении, но и способствовало восстановлению энергетического метаболизма митохондрий [3]. Базовый курс терапии Лаеннеком проводили внутривенно, капельно, по 4 мл два раза в неделю в 500 мл 5% глюкозы курсом № 10, при необходимости курс повторяли через 3–6 мес [3].

Препарат Лаеннек получают из плаценты человека методом ферментативного гидролиза [4], позволяющим выделить чрезвычайно сложный состав, включающий многочисленные низкомолекулярные белки, их пептидные фрагменты (в том числе нейропептиды), микроэлементы, витамины, стероиды, липиды и др. [5]. Опубликованные ранее результаты масс-спектрометрического анализа пептидного состава Лаеннека [5] свидетельствуют о наличии в нем более чем 10 000 пептидных фрагментов. Использование стандартного программного обеспечения (программный пакет и сервер MASCOT) позволило установить аминокислотные последовательности всего лишь 47 пептидов. Для получения более подробной информации об аминокислотных последовательностях пептидов Лаеннека (для которых в работе [5] были известны только масса, заряд и время хроматографического удержания) нами был разработан комплекс программ DNVSEQP для проведения секвенирования пептидов аминокислотных последовательностей de novo на основании масс-спектрометрических данных. Указанные программы основаны на применении метрического анализа данных [6] и теории классификации значений признаков [7] к задачам идентификации аминокислотных последовательностей.

Результаты настоящего исследования указывают на то, что положительный эффект пептидов Лаеннека на функцию митохондрий связан со значительным снижением апоптоза и феномена открытия митохондриальной поры (МП) [8]. МП – белковый комплекс в мембране митохондрий, который формируется при таких патологических состояниях, как, например, ишемия, и приводит к набуханию митохондрий с их последующей гибелью вследствие апоптоза или некроза. В состав МП входят белки TSPO («периферический бензодиазепиновый рецептор») и циклофилин-D матрикса митохондрии [9, 10].

Открытие МП является одним из ключевых факторов гибели клеток после ишемии и гибели нейронов при эксайтотоксичности [11]. При открытии МП резко увеличивается количество молекул цитохрома с, переносимых из митохондриального межмембранного пространства в цитозоль и необходимых для инициации программы апоптоза [12]. И наоборот, торможение открытия МП способствует защите клеток от апоптоза [13].

АНАЛИЗ ПЕПТИДНОГО СОСТАВА ЛАЕННЕКА ПОСРЕДСТВОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ DE NOVO

Исследование проводилось в три этапа:

  1. de novo секвенирование пептидов Лаеннека;
  2. анализ функциональных взаимосвязей для установления пептидов, способных потенциально влиять на функцию митохондрий;
  3. экспертный анализ пептидов, имеющих обоснованные молекулярные механизмы стимуляции функции митохондрий.

В результате проведения секвенирования de novo с использованием разработанного программного обеспечения стали возможными определение аминокислотных последовательностей около 5200 пептидных фрагментов в составе Лаеннека (т.е. более 50%) и их идентификация с применением базы данных UNIPROT. Идентификация методами биоинформатики соответствия этих пептидов определенным фрагментам белков протеома человека позволяет в значительной мере уточнить механизмы молекулярного действия Лаеннека на функцию митохондрий.

С использованием комплекса методов для анализа функциональных взаимосвязей [14] из списка 5200 пептидных фрагментов, найденных в составе Лаеннека, был выделено 650 пептидов, которые могут потенциально влиять на функционирование митохондрий. Проведение экспертного анализа позволило выделить 32 пептида, для которых установлены обоснованные молекулярные механизмы воздействия на структуру и функцию митохондрий.

В табл. 1 перечислены пептидные фрагменты, которые могут позитивно влиять на функционирование митохондрий. Пептиды, способные влиять на функционирование митохондрий посредством специфического ингибирования определенных таргетных белков, перечислены в табл. 2.

Из перечисленных в табл. 1 пептидных фрагментов наибольший интерес, на наш взгляд, представляют последовательности, воздействующие на процессы апоптоза (пептиды VGDELD, LAHFGEK, RFLEQLG). Все эти пептиды являются фрагментами так называемого мотива BH3, который необходим для взаимодействия с белком-регулятором апоптоза Bcl-2 [15].

Процесс апоптоза (программируемая смерть клеток) тесно взаимосвязан с нарушением функции митохондрий. При этом регулятор апоптоза Bcl-2 - внутриклеточный белковый фактор, подавляет апоптоз посредством поддержания оптимальной проницаемости митохондриальной мембраны, ингибируя проапоптотические ферменты каспазы прежде всего за счет предотвращения выхода цитохрома c из митохондрий [16]. Соответственно пептиды Лаеннека VGDELD, LAHFGEK и RFLEQLG, представляющие аминокислотный мотив типа «BH3», могут взаимодействовать с белком Bcl-2 и участвовать в его активации [17], что соответствует повышению сохранности митохондриальной мембраны.

Пептиды Лаеннека GLPTLL и EDLGPLL (табл. 1), являющиеся фрагментами белков-коактиваторов рецептора PPARA, содержат аминокислотный мотив «LxxLL», участвующий во взаимодействиях между PPARA и факторами транскрипции, модулируя их активность [18]. Белки-рецепторы типа PPAR (активированный рецептор пролифераторов пероксисом) необходимы для переработки избыточного количества холестерина и снижения уровня глюкозы в крови.

PPAR-рецепторы способствуют увеличению в клетке числа пероксисом – обязательных клеточных органелл, содержащих окислительно-восстановительные ферменты (например, уратоксидазу, каталазу, энзимы расщепления жирных кислот). Пероксисомы необходимы для осуществления таких процессов, как метаболизм глюкозы, окисление жирных кислот, детоксикация, синтез желчных кислот, построение миелиновой оболочки нервных волокон и др. Наряду с митохондриями, пероксисомы являются главными потребителями кислорода в клетке. Наличие в пероксисомах высокого содержания ферментов метаболизма жирных кислот (например, гидроксиметилглутариллиазы, пероксисомального многофункционального фермента HSD17B4, пероксисомальной ацил-КoА-оксидазы ACOX1, лигаз длинноцепочечных жирных кислот и др.) обусловливает резкое увеличение интенсивности переработки жиров при увеличении числа клеточных пероксисом [19].

Активация белков PPAR приводит не только к увеличению числа пероксисом в клетках и усилению транскрипции генов, кодирующих белки переработки сахаров. Как оказалось, повышение активности белков-рецепторов типа PPAR оказывает благоприятное воздействие на функционирование митохондрий. В частности, агонисты рецептора PPARα улучшают окисление жиров в митохондриях [20], а восстановление абнормально сниженной активности белков PPAR улучшает активность «дыхательного комплекса I» митохондрий [21]. Повышенная экспрессия белка PPARγ защищает потенциал митохондриальной мембраны и предотвращает апоптоз путем активации антиапоптотических белков семейства Bcl-2 [22]. Соответственно можно предположить, что пептиды Лаеннека GLPTLL и EDLGPLL, содержащие аминокислотный мотив «LxxLL», будут стимулировать антиапоптотическую активность рецепторов типа PPAR.

Среди перечисленных в табл. 1 пептидов следует выделить GVLMDL, который на 100% идентичен пептиду 844-849 в составе адгезионного G-белкового рецептора G6 (ADGRG6), активируемому коллагеном-IV [23] и необходимому для дифференциации клеток Шванна и миелинизации аксонов [23]. Пептид GVLMDL входит в состав аминокислотной последовательности типа «Stachel» и является внутримолекулярным агонистом рецептора ADGRG6 [24], способствующим дифференциации клеток Шванна, в частности, за счет активации митохондрий.

ПЕПТИДЫ ЛАЕННЕКА, ИНГИБИРУЮЩИЕ ТАРГЕТНЫЕ БЕЛКИ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ФУНКЦИОНИРОВАНИИ МИТОХОНДРИЙ

В табл. 2 перечислены пептидные фрагменты, найденые в составе Лаеннека посредством секвенирования de novo, которые могут влиять на функционирование митохондрий посредством ингибирования определенных таргетных белков. Соответствующие таргетные белки перечислены в табл. 3.

Перечисленные в табл. 2 пептиды Лаеннека, которые могут влиять на функционирование митохондрий посредством ингибирования определенных таргетных белков, представляют собой, в первую очередь, ингибиторы MAP-киназ (MAPK) и ингибиторы AKT1 (табл. 3).

ИНГИБИРОВАНИЕ MAP-КИНАЗ ПЕПТИДАМИ ЛАЕННЕКА

Сигнальные пути MAPK (митоген-активируемые протеинкиназы) контролируют транскрипцию генов, метаболизм, деление, подвижность, апоптоз и выживание клеток [25]. Сигнал по пути MAPK передается от рецепторов ростовых факторов, хемокинов, нейротрансмиттеров. Посредством G-белков рецепторы активируют ГТФазы Ras/Rho, которые передают сигнал на модуль, состоящий из трех MAP-киназ. Избыточная активация сигнальных путей MAPK инициирует рост опухолей и развитие хронического воспаления [27].

В целом MAP-киназы (в частности, MAPK1 и MAPK3) стимулируют выживаемость клеток посредством активации антиапоптотических BCL2-белков (BCL2, BCL-xL, MCL1 и др) [28]. Однако в условиях хронического воспаления, оксидативного стресса, присутствия цитотоксических веществ избыточная активность MAP-киназ, наборот, вызывает гибель митохондрий и усиливает апоптоз клеток. Поэтому ингибирование пептидами Лаеннека MAP-киназ (MAPK1, MAPK3, MAPK8, MAPK9) поддерживает выживание и митохондрий, и клеток.

В составе Лаеннека было найдено 8 пептидов (табл. 3), которые могут ингибировать MAP-киназы: 5 пептидов, ингибирующих киназы MAPK1 (ERK2) и MAPK3 (ERK1), и 3 пептида, ингибирующих киназы MAPK8 (JNK1) и MAPK9 (JNK2). Митоген-активируемые протеинкиназы MAPK1 и MAPK3 участвуют в передаче сигнала в путях выживания клетки (рис. 1).

Ингибирование киназ MAPK1 и MAPK3 (сокращенно MAPK1/3) способствует поддержке митохондриальной функции и выживанию клеток в условиях оксидативного и/или токсического стресса. Например, ингибирование MAPK1/3 в нейронах с митохондриальной дисфункцией, взятых от пациентов с болезнью Альцгеймера, не только снижало оксидативный стресс и улучшало аберрантную морфологию митохондрий, но и восстанавливало процессы деления (воспроизводства) митохондрий [29].

Ингибирование MAPK1/3 противодействует токсическим эффектам метилртути (MeHg) на митохондрии и клетки. Как известно, MeHg стимулирует развитие необратимой дегенерации клеток почек, нейронов и других типов клеток (в частности, вследствие существенного усиления оксидативного стресса), приводящей к апоптозу. Одним из эффектов MeHg на клетку является избыточное повышение активности MAPK1/3, так что ингибирование MAPK1/3 снижало прооксидативную цитотоксичность MeHg [30].

В составе Лаеннека было найдено 5 пептидов, которые, по всей видимости, являются специфическими ингибиторами MAPK1/3. Например, пептид LLGPFS, найденный в составе 3 из 7 исследованных образцов Лаеннека, соответствует пептидному фрагменту 416-421 LLSPFS белка GRB10 (табл. 2). Данный фрагмент интересен тем, что он включает серин-418, который специфически фосфорилируется MAPK1/3 [31-34]. Однако пептид Лаеннека LLGPFS не содержит серина в соответствующей позиции и поэтому будет являться ингибитором MAPK1/3.

Биоинформационный анализ соответствий пептидов Лаеннека AYLPQNL, EALPGPL, LPGPLNP и PAGLPQ белкам протеома человека (табл. 2) также показал, что данные пептиды могут являться эффективными специфическими ингибиторами MAPK1/3. Например, пептид AYLPQNL соответствует фрагменту 1455-1561 AYTPQNL белка MED1. Данный фрагмент этого белка фосфорилируется по треонину-1457 (AYTPQNL) посредством MAPK1/3 [35], а в аминокислотной последовательности пептида Лаеннека AYLPQNL треонин отсутствует. Пептид PAGLPQ соответствует фрагменту 361-366 PAALPQ белка RPS6KA5, в котором киназы MAPK1, MAPK3 и MAPK14 фосфорилируют серин-360 [36], который опять же отсутствует в пептиде Лаеннека. Аналогично пептиды Лаеннека EALPGPL и LPGPLNP также являются потенциальными ингибиторами MAPK1/3.

Митоген-активируемые протеинкиназы MAPK8 и MAPK9 (МАРК 8/9) являются серин/треонин-фосфорилирующими ферментами, необходимыми для деления, дифференциации, миграции, трансформации и апоптоза различных типов клеток (табл. 3). Данные киназы (рис. 2) являются активно исследуемыми таргетными белками, ингибирование которые важно для противодействия хроническому воспалению.

Ингибирование MAPK8/9 повышает выживаемость митохондрий и клеток в условиях хронического воспаления и окислительного стресса. Например, воздействие провоспалительного интерлейкина-1β на β-клетки панкреатической железы снижает потенциал митохондрий, повышает уровни активных форм кислорода, увеличивает проницаемость и открытие МП, что стимулирует апоптоз клеток. Все эти негативные эффекты воздействия интерлейкина-1β на митохондрии блокируются при снижении активности MAPK8/9 посредством специальных микроРНК, блокирующих экспрессию генов MAPK8 и MAPK9 [37]. Ингибирование MAPK8/9 также эффективно в плане защиты митохондрий от воздействия перекиси водорода [38].

В составе Лаеннека найдено 3 пептида, которые являются потенциальными ингибиторами MAPK8/9 (табл. 2). Прежде всего следует отметить пептид AASGPAG, найденный в 4 из 7 исследованных образцов Лаеннека. Этот пептид соответствует фрагменту 24-30 AASSPAG белка SIRT1, в котором остаток серин-27 (AASSPAG) фосфорилируется посредством MAPK8 [33, 39–41]. В пептиде Лаеннека AASGPAG в соответствующей серину-27 позиции представлен остаток глицина (AASGPAG), что делает данный пептид потенциальным ингибитором киназы MAPK8. Пептиды Лаеннека SPSTSH и PLGPHS также являются потенциальными ингибиторами MAPK8, MAPK9 и MAPK13 [42]. Таким образом, ингибирование MAPK8/9 пептидами Лаеннека будет способствовать выживанию митохондрий в условиях оксидативного стресса и хронического воспаления.

ИНГИБИРОВАНИЕ AKT1-КИНАЗЫ ПЕПТИДАМИ ЛАЕННЕКА

В составе Лаеннека были найдены пептиды SENALVA, FAQPGL, SFPQPG, которые могут ингибировать AKT1-киназу, которая регулирует метаболизм, деление, выживаемость и рост клеток (рис. 3).

Akt1-киназа или протеинкиназа В (ПКВ) оказывает антиапоптотические эффекты и стимулирует деление клеток в ответ на те или иные стимулы. Однако в определенных внутриклеточных контекстах избыточная активность ПКВ приобретает проапоптотический характер. Например, при стимулировании апоптоза цитотоксичным веществом этопозидом происходит транслокация ПКВ в митохондрии, где этот фермент фосфорилирует белок Smac, что приводит к активации каспаз и ускорению апоптоза [43]. При воздействии на клетки токсического микроэлемента кадмия происходит повышение уровней активных форм кислорода, что приводит к избыточной активации ПКВ и апоптозу [44]. Напомним, что интоксикация кадмием (сигаретный дым, неблагоприятная экологическая среда) ведет к тяжелым поражениям почек, печени и центральной нервной системы, которые ассоциированы с необратимыми повреждениями митохондрий [45].

Известно также, что избыточные уровни инсулина при гиперинсулинемии также стимулируют перенос ПКВ в митохондрии, что усиливает оксидативный стресс и ускоряет гибель митохондрий [46]. Перенос ПКВ в митохондрии также происходит при воздействии теплового, токсического и оксидативного стресса [47]. Накапливаясь в митохондриях в условиях гипоксии, ПКВ фосфорилирует фермент киназу пируватдегидрогеназы-1 по треонину-346, что приводит к инактивации пируватдегидрогеназного комплекса, т.е. к снижению митохондриального синтеза АТФ [48].

Избыточная активность ПКВ в митохондриях приводит к активации проапоптотического белка Bax за счет фосфорилирования его серина-184 [49]. Активация Bax ведет к блокированию активности антиапоптотического белка BCL2, активируя тем самым процесс открытия митохондриального ионного канала VDAC, потере потенциала мембраны митохондрий и апоптозу [50].

Таким образом, ингибирование избыточной активности ПКВ в условиях оксидативного или токсического стресса, а также при гиперинсулинемии может способствовать торможению апоптоза и выживанию митохондрий. Пептиды Лаеннека SENALVA, FAQPGL и SFPQPG являются потенциальными ингибиторами ПКВ.

Пептид FAQPGL, найденный в 5 из 7 исследованных образцов Лаеннека, соответствует фрагменту 236-241 FSQPGL белка TBC1D1 (табл. 2). Из биохимических исследований известно, что остаток серин-235 этого белка фосфорилируется киназой PKB/AKT1 [39]. При этом в состав пептида FAQPGL серин не входит, так что данный пептид также может ингибировать активность ПКВ. Потенциальными ингибиторами ПКВ являются и пептиды SENALVA и SFPQPG, которые, хотя и содержат остатки серина, соответствуют только правой половине паттерна аминокислотной последовательности, фосфорилируемого ПКВ (рис. 4).

ПЕПТИДЫ ЛАЕННЕКА, ИНГИБИРУЮЩИЕ ДРУГИЕ ТАРГЕТНЫЕ БЕЛКИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФУНКЦИИ МИТОХОНДРИЙ

Среди других таргетных белков, перечисленных в табл. 3, наибольший интерес, на наш взгляд, представляют киназы пируватдегидрогеназы (PDK1-PDK4) и НАД-зависимая белковая деацетилаза сиртуин-1 (SIRT1). Напомним, что пируватдегидрогеназа – основная молекулярная машина биосинтеза АТФ, расположенная в митохондриях клетки и катализирующая превращение пирувата в ацетил-КоА и СО2, тем самым связывая гликолиз и цикл Кребса [51, 52].

Киназы пируватдегидрогеназы (рис. 5) являются митохондриальными ферментами, которые осуществляют регуляцию метаболизма глюкозы и жирных кислот посредством фосфорилирования пируватдегидрогеназного комплекса (точнее, субъединиц PDHA1 и PDHA2), что ингибирует активность пируватдегидрогеназы. Повышенные уровни и активность киназ пируватдегидрогеназы отмечаются при гиперинсулинемии, сахарном диабете, метаболическом синдроме и ожирении, что обусловливает интерес в разработке специфических ингибиторов этих ферментов [53].

Найденный в составе препарата Лаеннека пептид PGVSCR соответствует фрагменту 297-302 PGVSYR белка PDHA1 (т.е. субъединицы Е1-альфа пируватдегидрогеназы, которую и фосфорилируют киназы PDK1, PDK2, PDK3 и PDK4). Остаток серин-300 (PGVSYR) фосфорилируется PDK1, PDK2, PDK3 и PDK4 [54], так что можно предположить, что пептид Лаеннека PGVSCR является частичным ингибитором PDK-киназ.

НАД-зависимая белковая деацетилаза сиртуин-1 (рис. 6) улучшает активность «дыхательного комплекса I» митохондрий [21]. Пептиды Лаеннека PTTEAQG (соответствует фрагменту 453-459 PTQEAQG белка CCAR2) и LLVPGDF (соответствует 250-256 LLVPSDF белка CCAR2) соответствуют фрагментам белка CCAR2 (регулятора-2 клеточного цикла), который синхронизирует удлинение транскрипта с регулированием альтернативного сплайсинга. Белок CCAR2 ингибирует сиртуин-1, причем с участием указанных пептидных фаргментов: мутация 454 Т->А значительно снижает взаимодействие с сиртуином-1, а делеция 243-264 устраняет связывание с сиртуином-1 [55]. Можно предположить, что пептиды Лаеннека PTTEAQG и LLVPGDF будут взаимодействовать с сиртуином-1 и тем самым предотвращать взаимодействие сиртуина-1 с белком CCAR2 (что способствует поддержанию антиапоптотической активности сиртуина-1 и сохранению активности дыхательного комплекса I митохондрий).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Если «классические» болезни митохондрий (МКБ 10) встречаются достаточно редко, то дисфункция митохондрий гораздо более распространена и имеет место при широком спектре заболеваний. Митохондриальная недостаточность сопровождает астению, переутомление (в частности, после интенсивных спортивных тренировок), период реконвалесценции после перенесенного гриппа (также пневмонии, ОРЗ), сердечно-сосудистые заболевания, ишемические заболевания головного мозга и др. Нарушения энергетического метаболизма митохондрий приводит к ускоренному старению клеток и организма в целом.

В представленной работе впервые установлены пептидные компоненты в составе препарата Лаеннек, способные поддерживать функционирование митохондрий. Эти пептиды могут тормозить избыточный апоптоз клеток, развивающийся в условиях оксидативного и токсического стресса, а также хронического воспаления и гиперинсулинемии. Молекулярные механизмы действия этих пептидов Лаеннека осуществляются посредством активации антиапоптотического белка Bcl-2, рецептора PPARA, адгезионного G-белкового рецептора G6, ингибирования МАР-киназ, ПКВ и киназ пируватдегидрогеназы. Важно отметить, что перечисленные молекулярные маршруты весьма актуальны для фармакологии и являются таргетными для поиска новых лекарственных средств, в том числе улучшающих качество и длительность жизни. Установленные в настоящей работе пептидные компоненты Лаеннека оказывают мягкое модулирующее действие на все перечисленные маршруты, осуществляя комплексную поддержку функционирования митохондрий (рис. 7).


Literature


  1. Li H., Shen L., Hu P., Huang R., Cao Y., Deng J., Yuan W., Liu D., Yang J., Gu H., Bai Y. Aging-associated mitochondrial DNA mutations alter oxidative phosphorylation machinery and cause mitochondrial dysfunctions. Biochim. Biophys. Acta. 2017;1863(9):2266-73.
  2. Hoppel C.L., Lesnefsky E.J., Chen Q., Tandler B. Mitochondrial Dysfunction in Cardiovascular Aging. Adv. Exp. Med. Biol. 2017;982:451-64.
  3. Минушкин О.Н., Масловский Л.В., Елизаветина Г.А., Иванова О.И., Калинин А.В. Применение препарата Лаеннек в гастроэнтерологической практике, Эффективная фармакотерапия. Гастроэнтерология. 2014;3. [Minushkin O.N., Maslovsky L.V., Elizavetina G.A., Ivanova O.I., Kalinin A.V. Application of Laennec medicament in gastroenterological practice. Effective pharmacotherapy. Gastroenterology. 2014;3.]
  4. Громова О.А., Торшин И.Ю., Гилельс А.В., Диброва Е.А., Гришина Т.Р., Волков А.Ю., Лиманова О.А., Назаренко О.А., Калачева А.Г., Демидов В.И. Препараты плаценты человека: фундаментальные и клинические исследования. Врач. 2014;4:67-72. [Gromova O.A., Torshin I.Ju., Gilels A.V., Dibrova E.A., Grishina T.R., Volkov A.Ju., Limanova O.A., Nazarenko O.A., Kalachyova A.G., Demidov V.I. Medical products from human placenta: fundamental and clinical researches. Doctor. 2014;4:67-72.]
  5. Торшин И.Ю., Згода В.Г., Громова О.А., Баранов И.И., Демидов В.И., Назаренко О.А., Сотникова Н.Ю. Анализ легкой пептидной фракции Лаеннека методами современной протеомики. Фармакокинетика и фармакодинамика. 2016;4:42-53. [Torshin I.Ju., Zgoda V.G., Gromova O.A., Baranov I.I., Demidov V.I., Nazarenko O.A., Sotnikova N.Ju. Analysis of the light peptide fraction of Laennec by modern proteomics methods. Pharmacokinetics and pharmacodynamics. 2016;4:42-53.]
  6. Torshin I.Yu., Rudakov K.V. On metric spaces arising during formalization of problems of recognition and classification. Part 2: Density properties. Pattern Recognition and Image Analysis. 2016;26(3):483-96.
  7. Torshin I.Yu., Rudakov K.V. Combinatorial analysis of the solvability properties of the problems of recognition and completeness of algorithmic models. Part 1: Factorization approach. Pattern Recognition and Image Analysis. 2017;27(1):16-28.
  8. Mirica S.N., Duicu O.M., Trancota S.L., Fira-Mladinescu O., Angoulvant D., Muntean D.M. Magnesium orotate elicits acute cardioprotection at reperfusion in isolated and in vivo rat hearts. Can. J. Physiol. Pharmacol. 2013;91(2):108-15.
  9. Sileikyte J., Petronilli V., Zulian A., Dabbeni-Sala F., Tognon G., Nikolov P., Bernardi P., Ricchelli F. Regulation of the inner membrane mitochondrial permeability transition by the outer membrane translocator protein (peripheral benzodiazepine receptor). J. Biol. Chem. 2011;286(2):1046-53.
  10. Baines C.P., Kaiser R.A., Purcell N.H., Blair N.S., Osinska H., Hambleton M.A., Brunskill E.W., Sayen M.R., Gottlieb R.A., Dorn G.W., Robbins J., Molkentin J.D. Loss of cyclophilin D reveals a critical role for mitochondrial permeability transition in cell death. Nature. 2005;434(7033):658-62.
  11. Schinder A.F., Olson E.C., Spitzer N.C., Montal M. Mitochondrial dysfunction is a primary event in glutamate neurotoxicity. J. Neurosci. 1996;16(19):6125-33.
  12. La Piana G., Gorgoglione V., Laraspata D., Marzulli D., Lofrumento N.E. Effect of magnesium ions on the activity of the cytosolic NADH/cytochrome c electron transport system. FEBS J. 2008;275(24):6168-79.
  13. Zhang Y., Dong Y., Xu Z., Xie Z. Propofol and magnesium attenuate isoflurane-induced caspase-3 activation via inhibiting mitochondrial permeability transition pore. Med. Gas. Res. 2012;2(1):20.
  14. Torshin I.Yu. Sensing the change from molecular genetics to personalized medicine. Nova Biomedical Books, NY, USA, 2009.
  15. Reed J.C., Zha H., Aime-Sempe C., Takayama S., Wang H.G. Structure-function analysis of Bcl-2 family proteins. Regulators of programmed cell death. Adv. Exp. Med. Biol. 1996;406:99-112.
  16. De Zio D., Maiani E., Cecconi F. Apaf1 in embryonic development - shaping life by death, and more. Int. J. Dev. Biol. 2015;59(1-3):33-9.
  17. Feng W., Huang S., Wu H., Zhang M. Molecular basis of Bcl-xL’s target recognition versatility revealed by the structure of Bcl-xL in complex with the BH3 domain of Beclin-1. J. Mol. Biol. 2007;372(1):223-35.
  18. Plevin M.J., Mills M.M., Ikura M. The LxxLL motif: a multifunctional binding sequence in transcriptional regulation. Trends Biochem. Sci. 2005;30(2):66-9.
  19. Gaikwad A.B., Viswanad B., Ramarao P. PPAR gamma agonists partially restores hyperglycemia induced aggravation of vascular dysfunction to angiotensin II in thoracic aorta isolated from rats with insulin resistance. Pharmacol. Res. 2007;55(5):400-7.
  20. Cree M.G., Newcomer B.R., Herndon D.N., Qian T., Sun D., Morio B., Zwetsloot J.J., Dohm G.L., Fram R.Y., Mlcak R.P., Aarsland A., Wolfe R.R. PPAR-alpha agonism improves whole body and muscle mitochondrial fat oxidation, but does not alter intracellular fat concentrations in burn trauma children in a randomized controlled trial. Nutr. Metab. (Lond) 2007;4:9.
  21. McCormack S., Polyak E., Ostrovsky J., Dingley S.D., Rao M., Kwon Y.J., Xiao R., Zhang Z., Nakamaru-Ogiso E., Falk M.J. Pharmacologic targeting of sirtuin and PPAR signaling improves longevity and mitochondrial physiology in respiratory chain complex I mutant Caenorhabditis elegans. Mitochondrion. 2015;22:45-59.
  22. Wu J.S., Lin T.N., Wu K.K. Rosiglitazone and PPAR-gamma overexpression protect mitochondrial membrane potential and prevent apoptosis by upregulating anti-apoptotic Bcl-2 family proteins. J. Cell Physiol. 2009;220(1):58-71.
  23. Mogha A., Benesh A.E., Patra C., Engel F.B., Schoneberg T., Liebscher I., Monk K.R.. Gpr126 functions in Schwann cells to control differentiation and myelination via G-protein activation. J. Neurosci. 2013;33(46):17976-85.
  24. Wilde C., Fischer L., Lede V., Kirchberger J., Rothemund S., Schoneberg T., Liebscher I. The constitutive activity of the adhesion GPCR GPR114/ADGRG5 is mediated by its tethered agonist. FASEB J. 2016;30(2):666-73.
  25. Yang S.H., Sharrocks A.D., Whitmarsh A.J. MAP kinase signalling cascades and transcriptional regulation. Gene. 2013;513(1):1-13.
  26. Mendoza M.C., Er E.E., Blenis J. The Ras-ERK and PI3K-mTOR pathways: cross-talk and compensation. Trends Biochem. Sci. 2011;36(6):320-8..
  27. Burkhard K., Shapiro P. Use of inhibitors in the study of MAP kinases. Methods Mol. Biol. 2010;661:107-22.
  28. Cook S.J., Stuart K., Gilley R., Sale M.J. Control of cell death and mitochondrial fission by ERK1/2 MAP Kinase signalling. FEBS J. 2017 May 26. doi: 10.1111/febs.14122.
  29. Gan X., Huang S., Wu L., Wang Y., Hu G., Li G., Zhang H., Yu H., Swerdlow R.H., Chen J.X., Yan S.S. Inhibition of ERK-DLP1 signaling and mitochondrial division alleviates mitochondrial dysfunction in Alzheimer’s disease cybrid cell. Biochim. Biophys. Acta. 2014;1842(2):220-31.
  30. Lu T.H., Hsieh S.Y., Yen C.C., Wu H.C., Chen K.L., Hung D.Z., Chen C.H., Wu C.C., Su Y.C., Chen Y.W., Liu S.H., Huang C.F. Involvement of oxidative stress-mediated ERK1/2 and p38 activation regulated mitochondria-dependent apoptotic signals in methylmercury-induced neuronal cell injury. Toxicol. Lett. 2011;204(1):71-80.
  31. Cantin G.T., Yi W., Lu B., Park S.K., Xu T., Lee J.D., Yates J.R. 3rd. Combining protein-based IMAC, peptide-based IMAC, and MudPIT for efficient phosphoproteomic analysis. J. Proteome Res. 2008;7(3):1346-51.
  32. Dephoure N., Zhou C., Villen J., Beausoleil S.A., Bakalarski C.E., Elledge S.J., Gygi S.P. A quantitative atlas of mitotic phosphorylation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(31):10762-7.
  33. Zhou H., Di Palma S., Preisinger C., Peng M., Polat A.N., Heck A.J., Mohammed S. Toward a comprehensive characterization of a human cancer cell phosphoproteome. J. Proteome Res. 2013;12(1):260-71.
  34. Langlais P., Wang C., Dong L.Q., Carroll C.A., Weintraub S.T., Liu F. Phosphorylation of Grb10 by mitogen-activated protein kinase: identification of Ser150 and Ser476 of human Grb10zeta as major phosphorylation sites. Biochemistry. 2005;44(24):8890-7.
  35. Pandey P.K., Udayakumar T.S., Lin X., Sharma D., Shapiro P.S., Fondell J.D. Activation of TRAP/mediator subunit TRAP220/Med1 is regulated by mitogen-activated protein kinase-dependent phosphorylation. Mol. Cell Biol. 2005;25(24):10695-710.
  36. McCoy C.E., Campbell D.G., Deak M., Bloomberg G.B., Arthur J.S. MSK1 activity is controlled by multiple phosphorylation sites. Biochem. J. 2005;387(Pt 2):507-17.
  37. Verma G., Bhatia H., Datta M. JNK1/2 regulates ER-mitochondrial Ca2+ cross-talk during IL-1beta-mediated cell death in RINm5F and human primary beta-cells. Mol. Biol. Cell. 2013;24(12):2058-71.
  38. Liu X.H., Pan L.L., Gong Q.H., Zhu Y.Z. Antiapoptotic effect of novel compound from Herba leonuri - leonurine (SCM-198): a mechanism through inhibition of mitochondria dysfunction in H9c2 cells. Curr. Pharm. Biotechnol. 2010;11(8):895-905.
  39. Bian Y., Song C., Cheng K., Dong M., Wang F., Huang J., Sun D., Wang L., Ye M., Zou H. An enzyme assisted RP-RPLC approach for in-depth analysis of human liver phosphoproteome. J. Proteomics. 2014;96:253-62.
  40. Ford J., Ahmed S., Allison S., Jiang M., Milner J. JNK2-dependent regulation of SIRT1 protein stability. Cell Cycle. 2008;7(19):3091-7.
  41. Sasaki T., Maier B., Koclega K.D., Chruszcz M., Gluba W., Stukenberg P.T., Minor W., Scrable H. Phosphorylation regulates SIRT1 function. PLoS One. 2008;3(12):e4020.
  42. Sumara G., Formentini I., Collins S., Sumara I., Windak R., Bodenmiller B., Ramracheya R., Caille D., Jiang H., Platt K.A., Meda P., Aebersold R., Rorsman P., Ricci R. Regulation of PKD by the MAPK p38delta in insulin secretion and glucose homeostasis. Cell. 2009;136(2):235-48.
  43. Park B., Je Y.T., Chun K.H. Akt is translocated to the mitochondria during etoposide-induced apoptosis of HeLa cells. Mol. Med. Rep. 2015;12(5):7577-81.
  44. Yuan Y., Wang Y., Hu F.F., Jiang C.Y., Zhang Y.J., Yang J.L., Zhao S.W., Gu J.H., Liu X.Z., Bian J.C., Liu Z.P. Cadmium Activates Reactive Oxygen Species-dependent AKT/mTOR and Mitochondrial Apoptotic Pathways in Neuronal Cells. Biomed. Environ. Sci. 2016;29(2):117-26.
  45. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины, макро- и микроэлементы. М.., ГеоТарМед, 2008. 958 с. [Rebrov V.G., Gromova O.A. Vitamins, macro- and microelements. M., GeoTarMed, 2008. P. 958.]
  46. Yang J.Y., Yeh H.Y., Lin K., Wang P.H. Insulin stimulates Akt translocation to mitochondria: implications on dysregulation of mitochondrial oxidative phosphorylation in diabetic myocardium. J Mol Cell Cardiol. 2009;46(6):919-26.
  47. Bijur G.N., Jope R.S. Rapid accumulation of Akt in mitochondria following phosphatidylinositol 3-kinase activation. J. Neurochem. 2003;87(6):1427-35.
  48. Chae Y.C., Vaira V., Caino M.C., Tang H.Y., Seo J.H., Kossenkov A.V., Ottobrini L., Martelli C., Lucignani G., Bertolini I., Locatelli M., Bryant K.G., Ghosh J.C., Lisanti S., Ku B., Bosari S., Languino L.R., Speicher D.W., Altieri D.C. Mitochondrial Akt Regulation of Hypoxic Tumor Reprogramming. Cancer Cell. 2016;30(2):257-72.
  49. Simonyan L., Renault T.T., Novais M.J., Sousa M.J., Côrte-Real M., Camougrand N., Gonzalez C., Manon S. Regulation of Bax/mitochondria interaction by AKT. FEBS Lett. 2016;590(1):13-21.
  50. Oltvai Z.N., Milliman C.L., Korsmeyer S.J. Bcl-2 heterodimerizes in vivo with a conserved homolog, Bax, that accelerates programmed cell death. Cell. 1993;74(4):609-19.
  51. Kato M., Wynn R.M., Chuang J.L., Tso S.C., Machius M., Li J., Chuang D.T. Structural basis for inactivation of the human pyruvate dehydrogenase complex by phosphorylation: role of disordered phosphorylation loops. Structure. 2008;16(12):1849-59.
  52. Korotchkina L.G., Patel M.S. Mutagenesis studies of the phosphorylation sites of recombinant human pyruvate dehydrogenase. Site-specific regulation. J. Biol. Chem. 1995;270(24):14297-304.
  53. Kato M., Li J., Chuang J.L., Chuang D.T. Distinct structural mechanisms for inhibition of pyruvate dehydrogenase kinase isoforms by AZD7545, dichloroacetate, and radicicol. Structure. 2007;15(8):992-1004.
  54. Korotchkina L.G., Patel M.S. Site specificity of four pyruvate dehydrogenase kinase isoenzymes toward the three phosphorylation sites of human pyruvate dehydrogenase. J. Biol. Chem. 2001;276(40):37223-9.
  55. Kim J.E., Chen J., Lou Z. DBC1 is a negative regulator of SIRT1. Nature. 2008;451(7178):583-6.


About the Autors


Olga A. Gromova, MD, professor of the Department of pharmacology of Ivanovo state medical academy of the Ministry of Health of Russia. Address: 153000, Ivanovo, 8 Sheremetjevsky pr. Теl.: +74932416525. C.r.w. of «Informatics and management» Federal research center of the RAS. Address: 119333, Moscow, 40 Vavilova str. Теl.: +74991352489. E-mail: unesco.gromova@gmail.com

Ivan Ju. Torshin, Ph.D. in physics and mathematics, senior staff scientist of Informatics and management» Federal research center of the RAS. Address: 119333, Moscow, 40 Vavilova str. Теl.: +74991352489

Vitok G. Zgoda, head of laboratory of systems biology of V.N. Orekhovich Scientific research institute of biomedical chemistry. Address: 119121, Moscow, 10/8 Pogodinskaya str. Теl.: +74992466980

Ekaterina A. Dibrova, Ph.D. in economics, president of RHANA Medical corporation. Address: 123242, Moscow, 22 Zoologicheskaya str.


Similar Articles


Бионика Медиа