Сигналы низких концентраций глутамата в митохондриях: обнаружение глутаматных рецепторов и индукции синтеза АФК тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Нестеров Семен Валерьевич

• Нестеров Семен Валерьевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Нестеров Семен Валерьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ........................................................................................................................................................2

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ........................................................................................................................................5

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................................................6

Актуальность............................................................................................................................................................6

Цели и задачи работы...............................................................................................................................................7

Научная новизна......................................................................................................................................................7

Практическая значимость........................................................................................................................................8

Положения, выносимые на защиту..........................................................................................................................8

Вклад автора............................................................................................................................................................9

Апробация результатов работы.................................................................................................................................9

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ...................................................................................................................10

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................................................10

1.1. Принципы внутриклеточной сигнализации....................................................................................................10

1.1.1. Хеморецепция........................................................................................................................................10

1.1.2. Вторичные посредники как основа сигнальных каскадов................................................................12

1.1.3. Механизм синаптической передачи сигнала.....................................................................................14

1.1.4. Глициновый рецептор..........................................................................................................................16

1.1.5. вЛВЛА рецептор....................................................................................................................................17

1.1.6. GABAB рецептор....................................................................................................................................18

1.1.7. Ацетилхолиновый рецептор...............................................................................................................19

1.1.8. NMDA рецептор....................................................................................................................................20

1.1.9. Транспортёры глицина и ГАМК...........................................................................................................22

1.2. Мембранные рафты как платформы для сборки сигнально-управляющих комплексов..................................22

1.2.1. Кавеолы..................................................................................................................................................23

1.2.2. Митохондриально-ассоциированные мембраны (МАМ).................................................................24

1.3. Сигнальная роль активных форм кислорода (АФК)........................................................................................27

1.3.1. Экзогенные АФК как регулятор гипоталамо-гипофизарной системы..........................................27

1.3.2. Гомеостаз АФК в митохондриях и клетках......................................................................................28

1.3.3. NADPH-оксидазы (NOX).........................................................................................................................30

1.3.4. АФК как повреждающий фактор........................................................................................................31

1.3.5. Сигнальные каскады митохондриальных АФК..................................................................................32

1.4. Гормональная регуляция метаболизма...........................................................................................................34

1.4.1. Механизм передачи сигнала инсулина...............................................................................................35

1.4.2. Эндоцитоз инсулинового рецептора.................................................................................................36

1.4.3. Функциональная активность инсулинового рецептора в ядре.....................................................37

1.4.4. Сигнальный каскад инсулинового рецептора...................................................................................38

1.4.5. Регуляция секреции инсулина аминокислотами...............................................................................38

1.4.6. Влияние гормонов на кальциевую сигнализацию..............................................................................39

1.5. Аминокислоты как сигнальные молекулы......................................................................................................40

1.5.1. Классификация и структуры аминокислот......................................................................................40

1.5.2. Система клеточного ответа на дефицит АК (Amino Acid response)............................................42

1.5.3. Сигналы достаточности аминокислот. Комплекс mTORCl...........................................................43

1.6. Некоторые особенности метаболизма в митохондриях..................................................................................44

1.6.1. Промежуточные переносчики электронов.......................................................................................44

1.6.2. Малат-аспартатный челночный механизм (шаттл)....................................................................45

1.6.3. Транспорт глутамата в митохондриях...........................................................................................46

1.6.4. Дегидрогеназы жирных кислот..........................................................................................................47

1.7. Сахарный диабет как комплекс метаболических и биохимических нарушений в организме...........................48

1.7.1. Общая характеристика заболевания................................................................................................48

1.7.2. Сигнализация в островковых клетках поджелудочной железы.....................................................49

1.7.3. Общие осложнения СД обоих типов...................................................................................................50

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ....................................................................................................................51

2.1. Выделение митохондрий сердца крыс.............................................................................................................51

2.2. Выделение митохондрий несинаптической фракции мозга крыс....................................................................53

2.3. Удаление избытка ионов кальция из митохондрий......................................................................................... 54

2.4. Измерение скорости дыхания митохондрий...................................................................................................55

2.5. Измерение темпов синтеза перекиси водорода...............................................................................................55

2.6. Измерение мембранного потенциала (Дф)......................................................................................................56

2.7. Измерение входа ионов кальция в митохондрии............................................................................................56

2.8. Электронная микроскопия и иммуноголдинг.................................................................................................56

2.9. Имуноблот......................................................................................................................................................57

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ...........................................................................................................59

3.1. Обнаружение рецепторов глутаминовой и г-аминомаслянной кислот в митохондриях сердца..................... 59

3.1.1. Иммуноблоттинг. Обнаружение глутаматного NMDA-рецептора в выделенных митохондриях сердца................................................................................................................................................59

3.1.2. Иммуноголдинг. Обнаружение NMDA-рецептора на внутренней мембране митохондрий сердца..........................................................................................................................................................................62

3.1.3. Определение тканевой специфичности NMDA-рецептора............................................................65

3.1.4. Имуноголдинг. Обнаружение GABA рецепторов..............................................................................68

3.2. О сигнальном каскаде глутаматного рецептора в митохондриях. Описание управляемой системы митохондриальной АФК сигнализации............................................................................................................................ 72

3.2.1. О глутамат-индуцированном синтезе АФК в активном центре сукцинат дегидрогеназы.....72

3.2.2. Обнаружение эффекта стимуляции синтеза H2O2 низкими концентрации глутамата..........72

3.2.3. Выяснение условий активации глутамат-зависимого синтеза H2O2............................................73

3.2.4. Точное соответствие условий наблюдения глутамат-зависимой стимуляции синтеза H2O2 условиям гипоксии-реоксигенации...........................................................................................................................74

3.2.5. Обнаружение потенциал-зависимости глутамат-индуцированного синтеза H2O2..................76

3.2.6. Окисление жирных кислот - источник электронов для глутамат-зависимой генерации H2O2 78

3.2.7. Определение центра глутамат-зависимой генерации H2O2 методом ингибиторного анализа. Активный центр СДГкак одноэлектронный восстановитель кислорода........................................................80

3.2.8. Кальций зависимость...........................................................................................................................84

3.2.9. Глутамин стимулирует образование H2O2 аналогично глутамату.............................................86

3.2.10. Блокирование глутамат-зависимого синтеза H2O2 ингибитором NMDAR рецептора, глицином и ГАМК........................................................................................................................................................87

3.3. Заключение экспериментальной части............................................................................................................89

ГЛАВА 4. ПРИМЕР НЕДЕТЕРМЕНИРОВАННОГО ПРОЦЕССА АФК СИГНАЛИЗАЦИИ В ОРГАНИЗМЕ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОЙ ПАТОЛОГИИ (ТЕОРЕТИКО-ПРИКЛАДНАЯ ЧАСТЬ)...............................................................................90

4.1. Автокаталитический цикл нарастания окислительного стресса как основа патологических нарушений.......90

4.1.1. Схема развития патологии при сахарном диабете........................................................................91

4.1.2. Модель автокаталитического развития метаболических нарушений при диабете...............93

4.1.3. Первичная индукция синтеза АФК при диабете: биохимический автокаталитический цикл АФК-зависимого усиления сигнала RAGE.................................................................................................................96

4.1.4. Основной Автокаталитический цикл взаимного усиления патофизиологических и АФК-зависимых биохимических процессов.......................................................................................................................97

4.1.5. Терминальная стадия окислительного стресса: кризис антиоксидантной системы...............97

4.2. Механизмы ослабления патологических автокаталитических циклов глицином..........................................98

4.2.1. Глицин снижает активность рецептора RAGE...............................................................................99

4.2.2. Глицин улучшает микроциркуляцию..................................................................................................99

4.2.3. Глицин нормализует структуру и функцию митохондрий..........................................................100

4.2.4. Глицин защищает клетки от апоптоза.........................................................................................100

4.2.5. Клинические доказательства действия глицина при сахарном диабете..................................101

4.3. Заключение теоретико-прикладной части.....................................................................................................102

ОБСУЖДЕНИЕ...................................................................................................................................................105

Рецепторно-контролируемый синтез АФК митохондриями при гипоксии..........................................................105

О возможности участия митохондриального NMDAR в поддержании сердечного ритма..................................107

О возможности существования ГАМК-эргической системы в митохондриях.....................................................108

Недерменированный синтез АФК в условиях патологии......................................................................................108

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ........................................................................................................................109

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ..................................................................................111

БЛАГОДАРНОСТИ.............................................................................................................................................112

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................113

Список сокращений

АФК (ROS) = активные формы кислорода;

NADH = восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотида;

NAD+ = окисленная форма никотинамидадениндинуклеотида;

NOX = NADPH оксидаза;

ЭПС = эндоплазматическая сеть (ретикулум);

МАМ = митохондриально-ассоциированные мембраны;

АК = аминокислота(ы);

ЦНС = центральная нервная система;

РТК (RTK) = рецепторные тирозин киназы (receptor tyrosine kinases);

ИРК (IRK) = инсулиновая рецепторная киназа (insulin receptor kinase);

цАМФ = циклический аденозинмонофосфат;

GPCR = рецепторы, связанные с G-белком;

mTORC1 = mechanistic target of rapamicyn complex 1;

AMPK = аденозинмонофосфат-активируемая киназа;

MAPK = mitogen-activated protein kinase;

ERK = extracellular signal-regulated kinase;

JNK = c-Jun N-terminal kinases;

HIF-1 = индуцируемый гипоксией фактор 1;

PKCs1(2) = протеин-киназа C эпсилон типа 1(2);

NMDA = N-метил-Б-аспартат;

NMDAR = рецептор №метил^-аспартата;

ГАМК (GABA) = гамма-аминомаслянная кислота (gamma-aninobutiric acid); СДГ = сукцинатдегидрогеназа (комплекс II); CoQH2 = восстановленный кофермент Q (убихинон);

КПГ (AGEs) = конечные продукты гликирования (advanced glycation end products); RAGE = рецептор конечных продуктов гликирования; СД(1т, 2т) = сахарный диабет (1 типа, 2 типа); NF-kB = ядерный фактор «каппа-би».

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сигналы низких концентраций глутамата в митохондриях: обнаружение глутаматных рецепторов и индукции синтеза АФК»

Актуальность

Настоящая работа относится к передовой области современных исследований сигнальных систем митохондрий и клеток - доказывает возможность рецепторной регуляции функций митохондрий. В работе достоверно показано наличие в митохондриях сердца и несинаптических митохондриях мозга крыс глутаматных NMDA-рецепторов, а также субъединиц ионотропных и метаботоропных рецепторов у-аминомаслянной кислоты (ГАМК). Результаты работы гармонично сочетаются с другими исследованиями последних лет и открывают новые аспекты в понимании устройства митохондриальной сигнализации. Трансмембранный потенциал внутренней мембраны митохондрий управляет основными физилогическими функциями этих органелл - синтезом АТФ и генерацией активных форм кислорода (АФК). Обнаруживаемое в последнее время в митохондриальных мембранах всё большее количество рецепторов, контролирующих ионную проводимость митохондриальных мембран, показывает существенное функциональное сходство мембран митохондрий с мембранами нейронов и миоцитов, обладающих потенциалом действия. Обнаружение новых митохондриальных рецепторов, описание условий и механизмов их работы позволяет по-новому взглянуть на способы регуляции митохондриальных функций и принципы сопряженния между митохондриями и другими частями клетки.

В работе исследована глутамат-зависимая индукция синтеза АФК митохондриями, связанная с активностью обнаруженного рецептора глутамата. Экспериментально показаны важнейшие свойства этой системы глутамат-зависимого синтеза АФК и установлены точные условия, в которых низкие концентрации глутамата переводят сукцинатдегидрогеназу митохондрий в особое состояние, в котором облегчён одноэлектронный перенос на молекулу кислорода с образованием супероксид-аниона (перекиси водорода). Показано, что наблюдаемые экспериментально условия соответствуют состоянию гипоксии. Этот результат особенно важен в связи с тем, что именно митохондриальные АФК в гипоксии активируют гены гипоксического ответа и индуцируют комплексную перестройку всего клеточного метаболизма. В то же время чрезмерное повышение синтеза АФК, в особенности при реоксигенации, является причиной окислительных повреждений клеток и тканей. Задача поддержания уровня АФК в физиологическом интервале имеет высокую прикладную значимость, так как неконтролируемый повышенный синтез АФК связан с протеканием большинства заболеваний, сопровождающихся воспалением. В связи с этим поиск систем контроля синтеза АФК в митохондриях, формирование понимания механизмов их синтеза и перехода из управляемого физиологического в неуправляемое патологическое состояние

является актуальной задачей, имеющей важное прикладное значение. Прикладная сторона этого вопроса в значительной мере разаработана в диссертации на примере АФК-зависмого развития повреждений в организме человека при сахарном диабете.

Цели и задачи работы

Целью настоящей работы было установить механизмы воздействия нейротрансмиттерных аминокислот глутамата, глицина и у-аминомаслянной кислоты (ГАМК) на митохондрии. В работе предпринята попытка обнаружить сигнальные свойства этих аминокислот и их рецепторы в выделенных митохондриях сердца и мозга крыс.

Конкретные задачи работы:

1) Поиск в выделенной фракции митохондрий сердца и мозга крыс характерных для нервной системы рецепторов глутамата и ГАМК, возможность существования которых в митохондриях была предсказана на основании результатов, полученных в нашей лаборатории.

2) Установить механизмы сигнализации низких концентраций глутаминовой кислоты в выделенной фракции митохондрий сердца крыс. Обнаружить условия и механизмы влияния глутамата, глицина и ГАМК на синтез сигнальных молекул АФК митохондриями.

3) Провести теоретический анализ полученных экспериментальных данных и данных литературы и показать механизмы сопряжения систем АФК регуляции в митохондриях с биохимическими и физиологическими процессами других уровней (клеточный, организменный). Показать возможность коррекции с помощью нейротрансмиттерных аминокислот патологических состояний, связанных с дисбалансом АФК регуляции.

Научная новизна

Экспериментальная часть работы посвящена детальному изучению сигнально-управляющего действия нейротрансмиттерных аминокислот (глутамат, ГАМК, глицин) в митохондриях клеток сердца. Впервые в настоящей работе показано наличие глутаматных КМОА-рецепторов и субъединиц ГАМК рецепторов непосредственно во внутренней мембране митохондрий сердца. Исследован сигнальный каскад глутаматных рецепторов, показано наличие в нём кальций- и потенциал- зависимых стадий. Показано, что одной из физиологических функций этих рецепторов является стимуляция синтеза АФК (сигнальной молекулы Н202) при гипоксии. Определён центр глутамат-индуцированной генерации АФК -активный центр сукцинатдегидрогеназы.

В теоретической части работы проведён анализ и синтез литературных данных и собственных экспериментальных результатов, что позволило построить обобщённую схему автокаталитического нарастания окислительного стресса, связанного с нарушением

микроциркуляции и работы митохондрий при гипоксии. Новизна используемого подхода состоит в том, что было учтено взаимодействие процессов, происходящих на разных физиологических уровнях - как внутри отдельных клеток, так и на уровне органов и систем организма. Полученная схема показывает основные мишени, на которые может быть направлено терапевтическое воздействие, позволяющее снизить окислительные повреждения при хронических заболеваниях.

Практическая значимость

В настоящей работе были исследованы процессы синтеза АФК в митохондриях сердца в условиях, соответствующих условиям гипоксии. Схожие результаты получены в нашей лаборатории также в митохондриях мозга. Мозг и сердце являются двумя наиболее уязвимыми для гипоксии органами, а митохондрии являются в них ключевым местом повреждения и источником образования избыточных АФК. Обнаружение способов защиты митохондрий и клеток от гипоксии в мозге и сердце необходимо для успешного лечения заболеваний, сопровождающихся нарушением микроциркуляции, развитием гипоксии и нарушением митохондриальной функции, таких как инфаркты и инсульты, сахарный диабет, болезни Альцгеймера и Паркинсона.

В работе показаны биохимические механизмы автокаталитического нарастания окислительного стресса при патологических процессах, связзанных с нарушением цикла подачи кислорода тканям. Разработанная модель конкретизирована для случая заболевания человека сахарным диабетом и с её помощью показано благоприятное действие аминокислоты глицин при этом заболевании. Дальнейшая разработка данной тематики может позволить обнаружить другие высокоэффективные методы противодействия сахарному диабету и другим заболеваниям, имеющим схожие механизмы развития паталогии.

Положения, выносимые на защиту

1) Методом иммуноблота показано наличие глутаматных рецепторов (КМОАЯ) в выделенных митохондриях сердца и несинаптических митохондриях мозга крыс. Определено наличие двух субъединиц, N^.1 и КК2В, достаточных для сборки функционального рецептора. Методом электронной микроскопии (иммуноголдинг) доказано, что обе субъединицы глутаматного рецептора локализованы во внутренней мембране митохондрий.

2) Методом имуноголдинга показано наличие субъединиц двух различных рецепторов у-аминомаслянной кислоты: альфа-6 субъединицы ионотропного ОАВАА рецептора и субъединицы метаботропного GABAB рецептора. Таким образом, получены указания, что в митохондриях сердца имеется такое же сочетание рецепторов, как в нервных окончаниях.

3) Определены условия активации сигнального каскада глутаматного рецептора, которые соответствуют условиям гипоксии. Точно идентифицирован центр глутамат-индуцированной генерации сигнальной молекулы перекиси водорода (супероксид-аниона) - активный центр сукцинатдегидрогеназы. Показано, что глицин модулирует величину сигнала глутаматного рецептора в митохондриях.

4) Установлены биохимические механизмы патологических процессов при сахарном диабете. Показано образование патологического автокаталитического цикла генерации АФК за счёт взаимного усиления процессов нарушения микроциркуляции и повреждения митохондрий при гипоксии-реоксигенации. Доказано, что аминокислота глицин является эффективным блокатором данного автокаталитического процесса и описаны механизмы воздействия глицина.

Вклад автора.

Основные результаты диссертационной работы получены лично автором. Им были проведены впервые или повторены большинство представленных в исследовании экспериментов, связанных с функционированием митохондрий, проанализированы и обработаны результаты. Автор принимал непосредственное участие в планировании и подготовке экспериментов по вестерн блоту и электронной микроскопии, выполненных соавторами по публикациям. Также автор собрал всю необходимую для теоретической части работы литературу, проводил анализ и обобщение полученных результатов, внёс основной вклад в подготовку и оформление всех публикаций по теме работы. Автор выражает благодарность соавторам по опубликованным статьям.

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы представлены на следующих конференциях: 58-я научная конференция МФТИ (Долгопрудный, 2015), международная конференция "Рецепторы и внутриклеточная сигнализация" (Пущино, 2015), международная конференция «Биомембраны» (Долгопрудный, 2016), 19-я европейская конференция биоэнергетиков (Рива дель Гарда, 2016), международная конференция «Биомембраны» (Долгопрудный, 2018).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, обсуждения и выводов. Работа содержит 124 страницы, включает 52 рисунка, 2 таблицы, и список литературы из 262 наименований.

Основное содержание работы Глава 1. Обзор литературы

1.1. Принципы внутриклеточной сигнализации

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности и поддержания постоянства гомеостаза каждая клетка организма должна интегрировать комплекс внешних и внутренних сигналов и на их основе регулировать процессы экспрессии генов и синтеза белка. Клетки реагируют на внешние воздействия главным образом посредством белковых рецепторов, расположенных на поверхности плазматической мембраны. Рецепторы можно классифицировать по типу принимаемых сигналов: терморецепторы, механорецепторы, фоторецепторы и хеморецепторы. Первые три группы рецепторов в основном характерны для многоклеточных организмов и регулируют их деятельность на высоком уровне (нервная, эндокринная системы). Эти рецепторы отличаются высокой тканеспецифичностью и присутствуют далеко не во всех клетках организма. Гораздо более распространены хеморецепторы, которые реагируют на присоединение сигнальных молекул (лигандов рецептора). При присоединении лиганада трансмембранный белок-рецептор изменяет свою конформацию, в результате чего происходит передача сигнала внутрь клетки без переноса внутрь самой сигнальной молекулы. Конкретные механизмы передачи сигнала отличаются в зависимости от типа рецептора.

1.1.1. Хеморецепция

По механизму передачи сигнала хеморецепторы можно разделить на пять основных типов:

1. Ионотропные рецепторы. При присоединении лиганда открывается ионный канал рецептора, в результате чего внутрь (или наружу) клетки проходят соответствующие ионы. Данный тип рецепторов широко представлен в организме, типичными примерами являются: глутаматные рецепторы АМРА, NMDAR (проводит катионы калия, натрия, кальция), GABAA, глициновый рецепторы (проводимость анионов хлора). Изменение концентраций ионов воздействует на клетку посредством нескольких механизмов, в зависимости от условий может превалировать один из которых или имеют значимость все одновременно: изменение трансмембранного потенциала (наибольшее значение в мышечных, нервных и иммунных клетках); непосредственное связывание ионов с внутриклеточными ферментами (характерно для ионов кальция); изменение водно-солевого баланса и осмотического давления.

2. Рецепторы, связанные с О-белком (ОРСК). При присоединении лиганда передача сигнала осуществляется за счёт G-белка, выступающего вторичным мессенджером и регулирующего работу внутриклеточных ферментов (в том числе работу системы

посттранскрипционной модификации белков). Одно из самых распространённых семейств рецепторов, насчитывает более 800 представителей, чувствительных к широкому спектру различных сигналов.

3. Рецепторы тирозин киназы. При присоединении лиганда осуществляют фосфорилирование тирозина, связанного на внутренней стороне мембраны белка, переводя его в активную форму. Основными представителями данного семейства являются инсулиновый рецептор и рецепторы факторов роста. Сигналы данных рецепторов играют существенную роль в переключении между процессами анаболизма (роста) и катаболизма (саморасщепления) за счёт активации сигнальных каскадов протеин киназы B (PKB/Akt), mTORС1/2 и митоген активируемых протеин киназ (MAPK).

4. Рецепторы факторы-транскрипции. Данные рецепторы не являются трансмембранными и чаще всего расположены в цитоплазме или ядре. Реагируют на проникающие в клетку соединения (например, стероидные гормоны) и при присоединении лиганада приобретают активность фактора транскрипции. Активированный рецептор связывается с регуляторными участками ДНК и стимулирует/блокирует транскрипцию соответствующих генов. Данные рецепторы уникальны тем, что не используют вторичных мессенджеров (посредников) для передачи сигнала и непосредственно передают сигнал в геном.

5. Рецепторы-транспортёры (трансцепторы). Данные рецепторы являются по совместительству транспортёрами определённых метаболитов (в частности аминокислот) или обладают с ними крайне высокой гомологией. Механизмы передачи сигнала данными рецепторами не до конца установлены. По-видимому, данный тип сигнализации направлен на регуляцию процессов транспорта, синтеза и распада соответствующих метаболитов в зависимости от их концентраций в клетке, межклеточном пространстве и внутриклеточных компартментах. Известно, что при присоединении соответствующего метаболита происходит изменение конформации белка-трансцептора, что отражается на работе связанных с ним в суперкомплекс белков. Многие трансцепторы влияют на состояние ГТФ/ГДФ связывания малых ГТФаз, определяющих активность ферментов.

Схематично принципиальная схема функционирования и передчи сигналов хеморецепторов изображена на Рис. .

ИОНЫ А

ИОНЫ

А

+

/

и

III

IV

Рис. 1. Схема сигнализации основных типов рецепторов. I- ионные каналы, II - ОРСЯ, III -тирозин киназы, IV - факторы транскрипции. Механизм работы трансцепторов не изображён, однако по имеющимся данным можно предполагать его концептуальное сходство с работой GPCR с той разницей, что переносчиком сигнала выступают не обычные, а малые

1.1.2. Вторичные посредники как основа сигнальных каскадов

Долгое время активность каждого рецептора в литературе рассматривалась как обособленный самостоятельный процесс, обладающий строго заданной последовательностью передачи сигналов: активация рецептора внеклеточным сигналом (первичным посредником) -активация вторичного мессенджера (внутриклеточного переносчика сигнала) - активация внутриклеточных эффекторов (см. Рис. 2). Здесь и далее под термином эффектор подразумевается управляющие белки, регулирующие биологическую активность других белков и ферментов. В роли эффекторов во внутриклеточных сигнальных каскадах могут выступать ГТФазы, фосфолипазы, киназы и другие белки, специфически связывающиеся с белками или осуществляющие их посттранскрипционную модификацию. Под вторичными мессенджерами в отличие от эффекторов обычно понимают небелковые молекулы (или малые белковые молекулы), способные к внутриклеточному передвижению и передаче сигнала в удалённые части клетки. Наиболее известными вторичными мессенджерами являются: активные формы кислорода, циклический АМФ и ГМФ, инозитолтрифосфат, диацилглицерин, ионы кальция, оксид азота. С практической точки по принципу подвижности трудно достоверно различить эффекторы и мессенджеры, так как многие белковые комплексы также способны к активному передвижению внутри клетки. Ключевым отличием этих двух групп посредников можно

ГТФазы.

считать наличие необходимой для передачи сигнала ферментативной активности, которая присуща только эффекторам.

Приём первичного сигнала, его преобразование и передача внутрь клетки в

Обработка всех поступающих сигналов сетью регуляторных > белков. Формирование управляющего воздействия

Исполнение команд, сформированных системой -<

внутриклеточной сигнализации

Сигнал

Рецептор или рецепторный комплекс

Первичный эффектор

I

Вторичный посредник

Нижестоящие посредники

Регуляция процессов транскрипции, трансляции, транспорта, активности ферментов

Рис. 2. Принципиальная схема устройства сигнального каскада рецептора, включающего активацию иерархической системы посредников и эффекторов, управляющих интенсивностью и специфичностью процессов транскрипции, трансляции и биосинтеза. Интеграция с другими сигнальными каскадами осуществляется за счёт перекрёстного регулирования вторичных эффекторов, а также в некоторых случаях за счёт образования рецепторных комплексов в плазматической мембране.

Важно отметить, что вышеописанная модель (Рис. 2) предполагает возможность разветвления и многократного усиления сигнала, а также создаёт возможность его эффективной передачи в отдалённые части клетки вторичными мессенджерами. В качестве примера усиления сигнала можно привести хорошо изученный сигнал адренокортикотропного гормона (АКТГ): одна молекула АКТГ (первичный посредник) менее чем за секунду взаимодействия с рецептором активирует около тысячи аденилатциклаз, которые способны образовать более миллиона молекул ц-АМФ (вторичный посредник). Таким образом, коэффициент усиления

7 8

может достигать 10—10 [1].

Система вторичных посредников в передаче сигналов была впервые описана Эрлом Сазерледом на примере активации аденилатциклазы адреналином. Это открытие имело большое влияние на развитие биологической науки, в связи с чем Сазерленд был удостоен нобелевской премии по физиологии и медицине в 1971 году. Дальнейшие исследования показали, что использование вторичных посредников для передачи сигналов рецепторов является универсальным механизмом, характерных практически для всех внешних сигналов.

Стоит отметить, что схожее устройство (последовательное разветвление и усиление сигнала) наблюдается в гипоталамо-гипофизарной системе, регулирующей гомеостаз организма в целом.

В рамках описанной модели интеграция одновременно приходящих сигналов нескольких рецепторов осуществляется за счёт взаимодействия (интерференции) вторичных посредников. Данное утверждение хорошо соответствует большинству экспериментальных результатов, однако прогнозирование помощью такой модели состояния генома (активность транскрипции, эпигенетические изменения), транскриптома (набор готовых к трансляции мРНК) и протеома (набор синтезированных белков, соотношение скорости трансляции и протеолиза) весьма затруднительно ввиду большого числа интерферирующих процессов и неполноты сведений о взаимодействии между вторичными посредниками.

В последние годы появились экспериментальные свидетельства, позволяющие внести значимое дополнение в устоявшуюся картину независимой индукции сигналов различными рецепторами. Сравнительно недавно доказано образование функционально-структурных суперкомплексов между двумя типами рецепторов - ОРСЯ и рецепторами тирозин киназами [1]. В результате взаимодействия между рецепторами образуется рецепторный комплекс, который формирует интегральный сигнал, отличный от сигнала каждого из рецепторов в отдельности. Кроме того, блокирование всего комплекса возможно ингибитором любого из входящих в комплекс рецепторов, что свидетельствует об их жёсткой структурной связи, подобно тому, как это происходит в суперкомплексе дыхательной цепи митохондрий [2]. Таким образом, новые данные показывают, что интеграция внешних сигналов может осуществляться клеткой уже на поверхности плазматической мембраны на стадии активации мембранных рецепторов, а не только на этапе внутриклеточной передачи сигнала вторичными посредниками.

Принципиальная схема работы сигнальной системы, обобщающая указанные выше особенности внутриклеточной регуляции, изображена на Рис. 2.

1.1.3. Механизм синаптической передачи сигнала

В мембране нейронов имеется №+/К+-АТФ-аза, осуществляющая активный перенос ионов №+ из клетки в обмен на ионы К+. За счёт энергии гидролиза АТФ этот насос поддерживает неравновесное распределение ионов №+ и К+ между клеткой и окружающей средой, а также обеспечивает отрицательный заряд внутри клетки, так как в обмен на 3 иона №+ транспортируется только 2 иона К+ [3]. Потенциал покоя нейронов равен примерно -60 мВ. Возбуждение нервной клетки под действием химического сигнала приводит к возникновению потенциала действия, при котором потенциал скачком изменяется до +30 мВ и спустя 1 мс принимает исходное значение. Распространение потенциала действия по поверхности нервной

клетки основано на том, что локальное обращение мембранного потенциала стимулирует открывание соседних потенциал-управляемых ионных каналов, в результате чего возбуждение распространяется в виде деполяризационной волны на всю клетку.

Передача сигналов между нейронами, а также от нейронов к мышечным клеткам происходит в нервных окончаниях, называемых синапсами, с помощью выброса нейромедиатаров в синаптическую щель, которая образована мембранами двух контактирующих клеток (пресинаптической - от которой исходит сигнал, и постсинаптической - принимающей сигнал). Медиатор связывается с рецепторами постсинаптической мембраны и таким образом передаёт сигнал соседней клетке. Упрощённая обобщённая схема синаптической передачи изображена на рис. 3.

Рис.3. Синаптическая передача посредством нейромедиаторов. А: Пресинаптический нейрон В: Посинаптический нейрон. 1 - митохондрия, 2 - везикула с нейротрансмиттером, 3 -авторецептор, 4 - синаптическая щель, 5 - постсинаптические рецепторы, 6 - кальциевый канал, 7 - нейротрансмиттер, высвобождаемый из везикул, 8 - транспортёр, осуществляющий откачку нейротрансмиттера из щели. Рисунок взят из [4].

Большинство нейромедиаторов стимулируют открывание ионных каналов, и лишь только немногие - закрывание. Характер изменения мембранного потенциала постсинаптической клетки зависит от типа канала. Изменение мембранного потенциала от -60 до +30 мВ за счет открывания №+-каналов приводит к возникновению постсинаптического потенциала действия. Изменение мембранного потенциала с -60 мВ до -90 мВ за счет открывания С1--каналов ингибирует потенциал действия (гиперполяризация), в результате чего возбуждение не передается (тормозной синапс).

1.1.4. Глициновый рецептор

Аминокислота глицин является распространённым тормозным нейротрансмиттером. Он регулирует поведение и двигательную функцию за счёт обеспечения ингибирующей синаптической передачи в стволе головного мозга, спинном мозге и некоторых других отделах центральной нервной системы (ЦНС), а нарушение работы глицинового рецептора ведёт к ряду паталогий [5] [6]. Следует отметить, что в настоящее время наличие глицинового рецептора известно не только в нервных клетках, но также в бета клетках поджелудочной железы [7], эндотелиальных клетках [8], макрофагах и лейкоцитах [9-11].

Действие глицина в ЦНС во многом схоже с действием другого тормозного нейромедиатора - гамма-аминомаслянной кислоты (ГАМК/GABA) [12]. Стрихнин-чувствительные глициновые рецепторы (О1уЯ), как и GABAA рецепторы могут быть локализованы как постсинаптически, так и пресинаптически. При постснаптической локализации они непосредственно реагируют на сигнал, а в случае пресинаптической регулируют высвобождение других нейромедиаторов [13], например глутамата [14].

Структура глицинового рецептора установлена сравнительно давно методом рентгеноструктурного анализа [15] (рис.4), а в последнее время была уточнена с использованием метода крио-электронной микроскопии, раскрывающие важные детали механизма работы рецептора [16]. О1уЯ относится к суперсемейству СуБ-1оор ионных пентамерных каналов, в которое также входят GABAA, серотониновый и ацетил-холиновый рецепторы. Глициновый рецептор состоит из двух типов субъединиц, называемых а и в, причём существует 4 разновидности а-субъединиц и лишь один тип в-субъединицы, к которой крепится белок гефирин (gephyrin), регулирующий образование рецепторных комплексов и структурную организацию синапса [17-19]. Рецепторы, образованные разными сочетаниями субъединиц могут значительно отличаться по своим свойствам [20]. Помимо трансмембранного домена (ионного канала) есть также внеклеточный КН2 терминальный домен, содержащий сайты связывания агонистов, а также внутриклеточный домен, содержащий сайты для фосфорилирования и другого регулирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нестеров Семен Валерьевич, 2019 год

Библиографический список используемой литературы

1. Pyne N.J., Pyne S. Receptor tyrosine kinase-G-protein-coupled receptor signalling platforms: out of the shadow? // Trends Pharmacol. Sci. 2011. Vol. 32, № 8. P. 443-450.

2. Krasinskaya I.P. et al. Relationships of respiratory chain and ATP-synthetase in energized mitochondria // FEBS Lett. 1984. Vol. 167, № 1. P. 176-180.

3. Кольман Ян, Рем Клаус-Генрих, Юрген Вирт. Наглядная биохимия.

4. Mouagip vectorization: English: Synaptical transmission (chemical). 2010.

5. Li M., Lester H.A. Ion channel diseases of the central nervous system // CNS Drug Rev. 2001. Vol. 7, № 2. P. 214-240.

6. Planells-Cases R., Jentsch T.J. Chloride channelopathies // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Vol. 1792, № 3. P. 173-189.

7. Yan-Do R. et al. A Glycine-Insulin Autocrine Feedback Loop Enhances Insulin Secretion From Human P-Cells and Is Impaired in Type 2 Diabetes // Diabetes. 2016. Vol. 65, № 8. P. 23112321.

8. McCarty M.F., Barroso-Aranda J., Contreras F. The hyperpolarizing impact of glycine on endothelial cells may be antiatherogenic // Med. Hypotheses. 2009. Vol. 73, № 2. P. 263-264.

9. Froh M., Thurman R.G., Wheeler M.D. Molecular evidence for a glycine-gated chloride channel in macrophages and leukocytes // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2002. Vol. 283, № 4. P. G856-863.

10. Ikejima K. et al. Kupffer cells contain a glycine-gated chloride channel // Am. J. Physiol. 1997. Vol. 272, № 6 Pt 1. P. G1581-1586.

11. Wheeler M.D., Thurman R.G. Production of superoxide and TNF-alpha from alveolar macrophages is blunted by glycine // Am. J. Physiol. 1999. Vol. 277, № 5 Pt 1. P. L952-959.

12. Амахин Д.., Веселкин Н.П. Взаимодействие эффектов нейромедиаторов глицина и ГАМК в центральной нервной системе // Цитология. 2012. Vol. 54, № 6. P. 469-477.

13. Jang I.-S. et al. Functional roles of presynaptic GABAA receptors on glycinergic nerve terminals in the rat spinal cord // J. Physiol. 2002. Vol. 541, № Pt 2. P. 423-434.

14. Lee E.-A. et al. Presynaptic glycine receptors facilitate spontaneous glutamate release onto hilar neurons in the rat hippocampus // J. Neurochem. 2009. Vol. 109, № 1. P. 275-286.

15. Lynch J.W. Molecular structure and function of the glycine receptor chloride channel // Physiol. Rev. 2004. Vol. 84, № 4. P. 1051-1095.

16. Du J. et al. Glycine receptor mechanism illuminated by electron cryo-microscopy // Nature. 2015. Vol. 526, № 7572. P. 224-229.

17. Calamai M. et al. Gephyrin oligomerization controls GlyR mobility and synaptic clustering // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2009. Vol. 29, № 24. P. 7639-7648.

18. Tretter V. et al. Gephyrin, the enigmatic organizer at GABAergic synapses // Front. Cell. Neurosci. 2012. Vol. 6.

19. Tyagarajan S.K., Fritschy J.-M. Gephyrin: a master regulator of neuronal function? // Nat. Rev. Neurosci. 2014. Vol. 15, № 3. P. nrn3670.

20. Cascio M. Structure and function of the glycine receptor and related nicotinicoid receptors // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279, № 19. P. 19383-19386.

21. Huang X. et al. Crystal structure of human glycine receptor-a3 bound to antagonist strychnine // Nature. 2015. Vol. 526, № 7572. P. 277-280.

22. Mowrey D. et al. Open-Channel Structures of the Human Glycine Receptor a1 Full-Length Transmembrane Domain // Struct. Lond. Engl. 1993. 2013. Vol. 21, № 10.

23. Miller P.S., Aricescu A.R. Crystal structure of a human GABAA receptor // Nature. 2014. Vol. 512, № 7514. P. 270-275.

24. Laverty D. et al. Crystal structures of a GABAA-receptor chimera reveal new endogenous neurosteroid-binding sites // Nat. Struct. Mol. Biol. 2017. Vol. 24, № 11. P. 977-985.

25. Mott D. Chapter 11 - The metabotropic GABAB receptors // Cellular and Molecular Neurophysiology (Fourth Edition) / ed. Hammond C. Boston: Academic Press, 2015. P. 245-267.

26. Schwenk J. et al. Native GABA(B) receptors are heteromultimers with a family of auxiliary subunits // Nature. 2010. Vol. 465, № 7295. P. 231-235.

27. Calver A.R., Davies C.H., Pangalos M.N. GABAB Receptors: From Monogamy to Promiscuity // Neurosignals. 2002. Vol. 11, № 6. P. 299-314.

28. Shen J., Yakel J.L. Nicotinic acetylcholine receptor-mediated calcium signaling in the nervous system // Acta Pharmacol. Sin. 2009. Vol. 30, № 6. P. 673-680.

29. de Almeida J.P.L., Saldanha C. Nonneuronal cholinergic system in human erythrocytes: biological role and clinical relevance // J. Membr. Biol. 2010. Vol. 234, № 3. P. 227-234.

30. Zdanowski R. et al. Role of a7 nicotinic receptor in the immune system and intracellular signaling pathways // Cent.-Eur. J. Immunol. 2015. Vol. 40, № 3. P. 373-379.

31. Gergalova G. et al. Mitochondria Express a7 Nicotinic Acetylcholine Receptors to Regulate Ca2+ Accumulation and Cytochrome c Release: Study on Isolated Mitochondria // PLoS ONE. 2012. Vol. 7, № 2.

32. Kalashnyk O.M. et al. Intracellular localization of nicotinic acetylcholine receptors in human cell lines // Life Sci. 2012. Vol. 91, № 21-22. P. 1033-1037.

33. Lykhmus O. et al. Mitochondria express several nicotinic acetylcholine receptor subtypes to control various pathways of apoptosis induction // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2014. Vol. 53. P. 246-252.

34. Lykhmus O. et al. Inflammation decreases the level of alpha7 nicotinic acetylcholine receptors in the brain mitochondria and makes them more susceptible to apoptosis induction // Int. Immunopharmacol. 2015. Vol. 29, № 1. P. 148-151.

35. Gergalova G. et al. a7 nicotinic acetylcholine receptors control cytochrome c release from isolated mitochondria through kinase-mediated pathways // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2014. Vol. 49. P. 26-31.

36. Cummings K.A., Popescu G.K. Glycine-dependent activation of NMDA receptors // J. Gen. Physiol. 2015. Vol. 145, № 6. P. 513-527.

37. Kleckner N.W., Dingledine R. Requirement for glycine in activation of NMDA-receptors expressed in Xenopus oocytes // Science. 1988. Vol. 241, № 4867. P. 835-837.

38. Betz H. et al. Glycine transporters: essential regulators of synaptic transmission // Biochem. Soc. Trans. 2006. Vol. 34, № Pt 1. P. 55-58.

39. Dolino D.M. et al. Structural dynamics of the glycine-binding domain of the N-methyl-D-aspartate receptor // J. Biol. Chem. 2015. Vol. 290, № 2. P. 797-804.

40. Lee C.-H. et al. NMDA receptor structures reveal subunit arrangement and pore architecture // Nature. 2014. Vol. 511, № 7508. P. 191-197.

41. Randall A.D., Schofield J.G., Collingridge G.L. Whole-cell patch-clamp recordings of an NMDA receptor-mediated synaptic current in rat hippocampal slices // Neurosci. Lett. 1990. Vol. 114, № 2. P. 191 -196.

42. Li-Smerin Y., Johnson J.W. Effects of intracellular Mg2+ on channel gating and steady-state responses of the NMDA receptor in cultured rat neurons // J. Physiol. 1996. Vol. 491 ( Pt 1). P. 137-150.

43. Juge N. et al. Vesicular inhibitory amino acid transporter is a Cl-/gamma-aminobutyrate Co-transporter // J. Biol. Chem. 2009. Vol. 284, № 50. P. 35073-35078.

44. Dumoulin A. et al. Presence of the vesicular inhibitory amino acid transporter in GABAergic and glycinergic synaptic terminal boutons // J. Cell Sci. 1999. Vol. 112 ( Pt 6). P. 811-823.

45. Rousseau F., Aubrey K.R., Supplisson S. The glycine transporter GlyT2 controls the dynamics of synaptic vesicle refilling in inhibitory spinal cord neurons // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2008. Vol. 28, № 39. P. 9755-9768.

46. Anne C., Gasnier B. Vesicular neurotransmitter transporters: mechanistic aspects // Curr. Top. Membr. 2014. Vol. 73. P. 149-174.

47. McIntire S.L. et al. Identification and characterization of the vesicular GABA transporter // Nature. 1997. Vol. 389, № 6653. P. 870-876.

48. Jellali A. et al. Cellular localization of the vesicular inhibitory amino acid transporter in the mouse and human retina // J. Comp. Neurol. 2002. Vol. 449, № 1. P. 76-87.

49. Geigerseder C. et al. Evidence for a GABAergic System in Rodent and Human Testis: Local GABA Production and GABA Receptors // Neuroendocrinology. 2003. Vol. 77, № 5. P. 314323.

50. Burger P.M. et al. GABA and glycine in synaptic vesicles: storage and transport characteristics // Neuron. 1991. Vol. 7, № 2. P. 287-293.

51. Gasnier B. The SLC32 transporter, a key protein for the synaptic release of inhibitory amino acids // Pflüg. Arch. Eur. J. Physiol. 2004. Vol. 447, № 5. P. 756-759.

52. Aubrey K.R. et al. The transporters GlyT2 and VIAAT cooperate to determine the vesicular glycinergic phenotype // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2007. Vol. 27, № 23. P. 6273-6281.

53. Carquin M. et al. Recent progress on lipid lateral heterogeneity in plasma membranes: From rafts to submicrometric domains // Prog. Lipid Res. 2016. Vol. 62. P. 1-24.

54. Oglçcka K. et al. Oscillatory phase separation in giant lipid vesicles induced by transmembrane osmotic differentials // eLife. 2014. Vol. 3. P. e03695.

55. Gorbenko G.P. et al. Cytochrome c induces lipid demixing in weakly charged phosphatidylcholine/phosphatidylglycerol model membranes as evidenced by resonance energy transfer // Biochim. Biophys. Acta. 2009. Vol. 1788, № 6. P. 1358-1365.

56. Gasanov S.E. et al. Non-bilayer structures in mitochondrial membranes regulate ATP synthase activity // Biochim. Biophys. Acta BBA - Biomembr. 2018. Vol. 1860, № 2. P. 586-599.

57. Mollinedo F., Gajate C. Lipid rafts as major platforms for signaling regulation in cancer // Adv. Biol. Regul. 2015. Vol. 57. P. 130-146.

58. Staubach S., Hanisch F.-G. Lipid rafts: signaling and sorting platforms of cells and their roles in cancer // Expert Rev. Proteomics. 2011. Vol. 8, № 2. P. 263-277.

59. Villar V.A.M. et al. Localization and signaling of GPCRs in lipid rafts // Methods Cell Biol. 2016. Vol. 132. P. 3-23.

60. L S. Yaguzhinsky, Y A. Skorobogatova, S V. Nesterov. Functionally significant low-temperature structural alterations in mitochondrial membranes of homoiothermic animals // Biophysics. 2017. Vol. 62. P. 415-420.

61. Bastiani M., Parton R.G. Caveolae at a glance // J Cell Sci. 2010. Vol. 123, № 22. P. 3831-3836.

62. Fagerholm S. et al. Rapid Insulin-Dependent Endocytosis of the Insulin Receptor by Caveolae in Primary Adipocytes // PLOS ONE. 2009. Vol. 4, № 6. P. e5985.

63. Menazza S., Murphy E. The Expanding Complexity of Estrogen Receptor Signaling in the Cardiovascular System // Circ. Res. 2016. Vol. 118, № 6. P. 994-1007.

64. Bosch M. et al. Caveolin-1 deficiency causes cholesterol-dependent mitochondrial dysfunction and apoptotic susceptibility // Curr. Biol. CB. 2011. Vol. 21, № 8. P. 681-686.

65. Park D.S. et al. Caveolin-1 null (-/-) mice show dramatic reductions in life span // Biochemistry. 2003. Vol. 42, № 51. P. 15124-15131.

66. Head B.P. et al. Loss of caveolin-1 accelerates neurodegeneration and aging // PloS One. 2010. Vol. 5, № 12. P. e15697.

67. Vance J.E. Phospholipid synthesis in a membrane fraction associated with mitochondria // J. Biol. Chem. 1990. Vol. 265, № 13. P. 7248-7256.

68. Wieckowski M.R. et al. Isolation of mitochondria-associated membranes and mitochondria from animal tissues and cells // Nat. Protoc. 2009. Vol. 4, № 11. P. 1582-1590.

69. Sala-Vila A. et al. Interplay between hepatic mitochondria-associated membranes, lipid metabolism and caveolin-1 in mice // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 27351.

70. Rieusset J. Role of Endoplasmic Reticulum-Mitochondria Communication in Type 2 Diabetes // Adv. Exp. Med. Biol. 2017. Vol. 997. P. 171-186.

71. Missiroli S. et al. Mitochondria-associated membranes (MAMs) and inflammation // Cell Death Dis. 2018. Vol. 9, № 3. P. 329.

72. Zhou R. et al. A role for mitochondria in NLRP3 inflammasome activation // Nature. 2011. Vol. 469, № 7329. P. 221-225.

73. Theurey P., Rieusset J. Mitochondria-Associated Membranes Response to Nutrient Availability and Role in Metabolic Diseases // Trends Endocrinol. Metab. 2017. Vol. 28, № 1. P. 32-45.

74. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. М.: Госпланиздат, 1960. 487 p.

75. Goldstein N., Arshavskaya T.V. Is atmospheric superoxide vitally necessary? Accelerated death of animals in a quasi-neutral electric atmosphere // Z. Für Naturforschung C. 1997. Vol. 52, № 56. P. 396-404.

76. Goldstein N. Reactive Oxygen Species as Essential Components of Ambient Air // Biochem. Mosc. 2002. Vol. 67, № 2. P. 161 -170.

77. Каменский А.А. et al. Гематоэнцефалический Барьер Открыт // Биохимия. 2012. Vol. 77, № 5. P. 525-532.

78. Munro D., Treberg J.R. A radical shift in perspective: mitochondria as regulators of reactive oxygen species // J. Exp. Biol. 2017. Vol. 220, № 7. P. 1170-1180.

79. Brandes R.P., Weissmann N., Schröder K. Nox family NADPH oxidases: Molecular mechanisms of activation // Free Radic. Biol. Med. 2014. Vol. 76. P. 208-226.

80. Katsuyama M., Matsuno K., Yabe-Nishimura C. Physiological roles of NOX/NADPH oxidase, the superoxide-generating enzyme // J. Clin. Biochem. Nutr. 2012. Vol. 50, № 1. P. 9-22.

81. Murphy M.P. How mitochondria produce reactive oxygen species // Biochem. J. 2009. Vol. 417, № Pt 1. P. 1-13.

82. Fukui M., Zhu B.T. Mitochondrial Superoxide Dismutase SOD2, but not Cytosolic SOD1, Plays a Critical Role in Protection against Glutamate-Induced Oxidative Stress and Cell Death in HT22 Neuronal Cells // Free Radic. Biol. Med. 2010. Vol. 48, № 6. P. 821-830.

83. Valen G. et al. Preconditioning with hydrogen peroxide (H2O2) or ischemia in H2O2-induced cardiac dysfunction // Free Radic. Res. 1998. Vol. 29, № 3. P. 235-245.

84. Saini H.K., Machackova J., Dhalla N.S. Role of reactive oxygen species in ischemic preconditioning of subcellular organelles in the heart // Antioxid. Redox Signal. 2004. Vol. 6, № 2. P. 393-404.

85. Schroedl C. et al. Hypoxic but not anoxic stabilization of HIF-1alpha requires mitochondrial reactive oxygen species // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2002. Vol. 283, № 5. P. L922-931.

86. Ke Q., Costa M. Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) // Mol. Pharmacol. 2006. Vol. 70, № 5. P. 1469-1480.

87. Briston T., Yang J., Ashcroft M. HIF-1 a localization with mitochondria // Cell Cycle. 2011. Vol. 10, № 23. P. 4170-4171.

88. Novalija E. et al. Reactive oxygen species precede the epsilon isoform of protein kinase C in the anesthetic preconditioning signaling cascade // Anesthesiology. 2003. Vol. 99, № 2. P. 421-428.

89. Costa A.D.T., Garlid K.D. Intramitochondrial signaling: interactions among mitoKATP, PKCepsilon, ROS, and MPT // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2008. Vol. 295, № 2. P. H874-882.

90. Costa A.D.T. et al. cGMP signalling in pre- and post-conditioning: the role of mitochondria // Cardiovasc. Res. 2008. Vol. 77, № 2. P. 344-352.

91. Maslov L.N. et al. [SIGNALING MECHANISM OF CARDIOPROTECTIVE EFFECT OF REACTIVE OXYGEN SPECIES] // Ross. Fiziol. Zhurnal Im. IM Sechenova Ross. Akad. Nauk. 2015. Vol. 101, № 4. P. 377-385.

92. Budas G.R., Mochly-Rosen D. Mitochondrial protein kinase Cepsilon (PKCepsilon): emerging role in cardiac protection from ischaemic damage // Biochem. Soc. Trans. 2007. Vol. 35, № Pt 5. P.1052-1054.

93. Halestrap A.P., Richardson A.P. The mitochondrial permeability transition: a current perspective on its identity and role in ischaemia/reperfusion injury // J. Mol. Cell. Cardiol. 2015. Vol. 78. P. 129-141.

94. Halestrap A.P., Clarke S.J., Javadov S.A. Mitochondrial permeability transition pore opening during myocardial reperfusion--a target for cardioprotection // Cardiovasc. Res. 2004. Vol. 61, № 3. P. 372-385.

95. Halestrap A.P., Pereira G.C., Pasdois P. The role of hexokinase in cardioprotection - mechanism and potential for translation // Br. J. Pharmacol. 2015. Vol. 172, № 8. P. 2085-2100.

96. Nederlof R. et al. Targeting hexokinase II to mitochondria to modulate energy metabolism and reduce ischaemia-reperfusion injury in heart // Br. J. Pharmacol. 2014. Vol. 171, № 8. P. 20672079.

97. Acin-Perez R. et al. ROS-triggered phosphorylation of complex II by Fgr kinase regulates cellular adaptation to fuel use // Cell Metab. 2014. Vol. 19, № 6. P. 1020-1033.

98. Srinivasan S. et al. Oxidative stress induced mitochondrial protein kinase A mediates cytochrome c oxidase dysfunction // PloS One. 2013. Vol. 8, № 10. P. e77129.

99. Majumder P.K. et al. Targeting of protein kinase C delta to mitochondria in the oxidative stress response // Cell Growth Differ. Mol. Biol. J. Am. Assoc. Cancer Res. 2001. Vol. 12, № 9. P. 465-470.

100. Murriel C.L. et al. Protein kinase Cdelta activation induces apoptosis in response to cardiac ischemia and reperfusion damage: a mechanism involving BAD and the mitochondria // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279, № 46. P. 47985-47991.

101. Yamaguchi T., Miki Y., Yoshida K. Protein kinase C delta activates IkappaB-kinase alpha to induce the p53 tumor suppressor in response to oxidative stress. // Cell. Signal. 2007. Vol. 19, № 10. P. 2088-2097.

102. Chambers J.W., LoGrasso P.V. Mitochondrial c-Jun N-terminal kinase (JNK) signaling initiates physiological changes resulting in amplification of reactive oxygen species generation // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286, № 18. P. 16052-16062.

103. Shaw L.M. The insulin receptor substrate (IRS) proteins: At the intersection of metabolism and cancer // Cell Cycle. 2011. Vol. 10, № 11. P. 1750.

104. White M.F. IRS proteins and the common path to diabetes // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2002. Vol. 283, № 3. P. E413-422.

105. Posner B.I. Insulin Signalling: The Inside Story // Can. J. Diabetes. 2017. Vol. 41, № 1. P. 108113.

106. Doherty J.J. et al. Selective degradation of insulin within rat liver endosomes // J. Cell Biol. 1990. Vol. 110, № 1. P. 35-42.

107. Podlecki D.A. et al. Nuclear translocation of the insulin receptor. A possible mediator of insulin's long term effects // J. Biol. Chem. 1987. Vol. 262, № 7. P. 3362-3368.

108. Nelson J.D., LeBoeuf R.C., Bomsztyk K. Direct Recruitment of Insulin Receptor and ERK Signaling Cascade to Insulin-Inducible Gene Loci // Diabetes. 2011. Vol. 60, № 1. P. 127-137.

109. Chaumet A. et al. Nuclear envelope-associated endosomes deliver surface proteins to the nucleus // Nat. Commun. 2015. Vol. 6. P. 8218.

110. Barg S. et al. Tight coupling between electrical activity and exocytosis in mouse glucagon-secreting alpha-cells // Diabetes. 2000. Vol. 49, № 9. P. 1500-1510.

111. Braun M. et al. Voltage-gated ion channels in human pancreatic beta-cells: electrophysiological characterization and role in insulin secretion // Diabetes. 2008. Vol. 57, № 6. P. 1618-1628.

112. Li C. et al. Regulation of Glucagon Secretion in Normal and Diabetic Human Islets by y-Hydroxybutyrate and Glycine // J. Biol. Chem. 2013. Vol. 288, № 6. P. 3938-3951.

113. Chen C. et al. Human beta cell mass and function in diabetes: Recent advances in knowledge and technologies to understand disease pathogenesis // Mol. Metab. 2017. Vol. 6, № 9. P. 943-957.

114. Li J. et al. Artemisinins Target GABAA Receptor Signaling and Impair a Cell Identity // Cell. 2017. Vol. 168, № 1-2. P. 86-100.e15.

115. Ben-Othman N. et al. Long-Term GABA Administration Induces Alpha Cell-Mediated Beta-like Cell Neogenesis // Cell. 2017. Vol. 168, № 1-2. P. 73-85.e11.

116. Napolitano T. et al. GABA signaling stimulates a-cell-mediated ß-like cell neogenesis // Commun. Integr. Biol. 2017. Vol. 10, № 3.

117. Purwana I. et al. GABA promotes human ß-cell proliferation and modulates glucose homeostasis // Diabetes. 2014. Vol. 63, № 12. P. 4197-4205.

118. Soltani N. et al. GABA exerts protective and regenerative effects on islet beta cells and reverses diabetes // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011. Vol. 108, № 28. P. 11692-11697.

119. Ozcan L. et al. Calcium signaling through CaMKII regulates hepatic glucose production in fasting and obesity // Cell Metab. 2012. Vol. 15, № 5. P. 739-751.

120. Szado T. et al. Phosphorylation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors by protein kinase B/Akt inhibits Ca2+ release and apoptosis // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008. Vol. 105, № 7. P. 2427-2432.

121. Choi Y.H., Fletcher P.J., Anderson G.H. Extracellular amino acid profiles in the paraventricular nucleus of the rat hypothalamus are influenced by diet composition // Brain Res. 2001. Vol. 892, № 2. P. 320-328.

122. Pedroso J.A.B., Zampieri T.T., Donato J. Reviewing the Effects of L-Leucine Supplementation in the Regulation of Food Intake, Energy Balance, and Glucose Homeostasis // Nutrients. 2015. Vol. 7, № 5. P. 3914-3937.

123. Hellsten S.V. et al. The gene expression of numerous SLC transporters is altered in the immortalized hypothalamic cell line N25/2 following amino acid starvation // FEBS Open Bio. 2017. Vol. 7, № 2. P. 249-264.

124. Kilberg M.S., Shan J., Su N. ATF4-dependent transcription mediates signaling of amino acid limitation // Trends Endocrinol. Metab. TEM. 2009. Vol. 20, № 9. P. 436-443.

125. Morris D.R., Geballe A.P. Upstream open reading frames as regulators of mRNA translation // Mol. Cell. Biol. 2000. Vol. 20, № 23. P. 8635-8642.

126. Sikalidis A.K., Lee J.-I., Stipanuk M.H. Gene Expression and Integrated Stress Response in HepG2/C3A cells Cultured in Amino Acid Deficient Medium // Amino Acids. 2011. Vol. 41, № 1. P. 159-171.

127. Pakos-Zebrucka K. et al. The integrated stress response // EMBO Rep. 2016. Vol. 17, № 10. P. 1374-1395.

128. Wek R.C., Jiang H.-Y., Anthony T.G. Coping with stress: eIF2 kinases and translational control // Biochem. Soc. Trans. 2006. Vol. 34, № Pt 1. P. 7-11.

129. Yuan W. et al. General Control Nonderepressible 2 (GCN2) Kinase Inhibits Target of Rapamycin Complex 1 in Response to Amino Acid Starvation in Saccharomyces cerevisiae // J. Biol. Chem. 2017. P. jbc.M116.772194.

130. Abraham D. et al. Raf-1-associated protein phosphatase 2A as a positive regulator of kinase activation // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275, № 29. P. 22300-22304.

131. Pattingre S., Bauvy C., Codogno P. Amino acids interfere with the ERK1/2-dependent control of macroautophagy by controlling the activation of Raf-1 in human colon cancer HT-29 cells // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, № 19. P. 16667-16674.

132. Thiaville M.M. et al. MEK Signaling Is Required for Phosphorylation of eIF2 following Amino Acid Limitation of HepG2 Human Hepatoma Cells // J. Biol. Chem. 2008. Vol. 283, № 16. P. 10848-10857.

133. Ogier-Denis E. et al. Erk1/2-dependent phosphorylation of Galpha-interacting protein stimulates its GTPase accelerating activity and autophagy in human colon cancer cells // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275, № 50. P. 39090-39095.

134. Shan J. et al. A Mitogen-activated Protein Kinase/Extracellular Signal-regulated Kinase Kinase (MEK)-dependent Transcriptional Program Controls Activation of the Early Growth Response 1 (EGR1) Gene during Amino Acid Limitation // J. Biol. Chem. 2014. Vol. 289, № 35. P. 2466524679.

135. Wei Y. et al. JNK1-mediated phosphorylation of Bcl-2 regulates starvation-induced autophagy // Mol. Cell. 2008. Vol. 30, № 6. P. 678-688.

136. Hyde R. et al. Distinct sensor pathways in the hierarchical control of SNAT2, a putative amino acid transceptor, by amino acid availability // J. Biol. Chem. 2007. Vol. 282, № 27. P. 1978819798.

137. Bruhat A. et al. Amino acids control mammalian gene transcription: activating transcription factor 2 is essential for the amino acid responsiveness of the CHOP promoter // Mol. Cell. Biol. 2000. Vol. 20, № 19. P. 7192-7204.

138. Chaveroux C. et al. Identification of a Novel Amino Acid Response Pathway Triggering ATF2 Phosphorylation in Mammals // Mol. Cell. Biol. 2009. Vol. 29, № 24. P. 6515-6526.

139. Fu L. et al. Auto-activation of c-JUN gene by amino acid deprivation of hepatocellular carcinoma cells reveals a novel c-JUN-mediated signaling pathway // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286, № 42. P.36724-36738.

140. Wang X. et al. Regulation of elongation factor 2 kinase by p90RSK1 and p70 S6 kinase // EMBO J. 2001. Vol. 20, № 16. P. 4370-4379.

141. Wang X., Proud C.G. A Novel Mechanism for the Control of Translation Initiation by Amino Acids, Mediated by Phosphorylation of Eukaryotic Initiation Factor 2B // Mol. Cell. Biol. 2008. Vol. 28, № 5. P. 1429-1442.

142. Wong P.-M. et al. Regulation of autophagy by coordinated action of mTORC1 and protein phosphatase 2A // Nat. Commun. 2015. Vol. 6. P. 8048.

143. Johnson M.A. et al. Amino Acid Starvation Has Opposite Effects on Mitochondrial and Cytosolic Protein Synthesis // PLOS ONE. 2014. Vol. 9, № 4. P. e93597.

144. Caro P. et al. Effect of 40% restriction of dietary amino acids (except methionine) on mitochondrial oxidative stress and biogenesis, AIF and SIRT1 in rat liver // Biogerontology. 2009. Vol. 10, № 5. P. 579-592.

145. Ghosh H S., McBurney M., Robbins P.D. SIRT1 Negatively Regulates the Mammalian Target of Rapamycin // PLOS ONE. 2010. Vol. 5, № 2. P. e9199.

146. Ghosh H.S., Reizis B., Robbins P.D. SIRT1 associates with eIF2-alpha and regulates the cellular stress response // Sci. Rep. 2011. Vol. 1. P. 150.

147. Malkani N., Jansson T., Gupta M.B. IGFBP-1 hyperphosphorylation in response to leucine deprivation is mediated by the AAR pathway // Mol. Cell. Endocrinol. 2015. Vol. 412. P. 182195.

148. Martinet W. et al. Amino Acid Deprivation Induces Both Apoptosis and Autophagy in Murine C2C12 Muscle Cells // Biotechnol. Lett. 2005. Vol. 27, № 16. P. 1157-1163.

149. Liu J., Lin A. Role of JNK activation in apoptosis: A double-edged sword // Cell Res. 2005. Vol. 15, № 1. P. 36-42.

150. Buel G.R., Kim S.G., Blenis J. mTORC1 Signaling Aids in CADalyzing Pyrimidine Biosynthesis // Cell Metab. 2013. Vol. 17, № 5. P. 633-635.

151. Howell J.J. et al. A growing role for mTOR in promoting anabolic metabolism // Biochem. Soc. Trans. 2013. Vol. 41, № 4. P. 906-912.

152. Land S.C., Tee A.R. Hypoxia-inducible Factor 1a Is Regulated by the Mammalian Target of Rapamycin (mTOR) via an mTOR Signaling Motif // J. Biol. Chem. 2007. Vol. 282, № 28. P. 20534-20543.

153. Morita M. et al. mTORC1 Controls Mitochondrial Activity and Biogenesis through 4E-BP-Dependent Translational Regulation // Cell Metab. 2013. Vol. 18, № 5. P. 698-711.

154. Mayer C., Grummt I. Ribosome biogenesis and cell growth: mTOR coordinates transcription by all three classes of nuclear RNA polymerases // Oncogene. 2006. Vol. 25, № 48. P. 6384-6391.

155. Puertollano R. mTOR and lysosome regulation // F1000Prime Rep. 2014. Vol. 6.

156. Morita M. et al. mTOR coordinates protein synthesis, mitochondrial activity and proliferation // Cell Cycle. 2015. Vol. 14, № 4. P. 473-480.

157. Cutler N.S. et al. The TOR signal transduction cascade controls cellular differentiation in response to nutrients // Mol. Biol. Cell. 2001. Vol. 12, № 12. P. 4103-4113.

158. Митохондрия // Википедия. 2018.

159. Малат-аспартатный челночный механизм [Electronic resource] // Studopedia. URL: /15_22476_malat-aspartatniy-chelnochniy-mehanizm.html (accessed: 20.08.2018).

160. Frigerio F. et al. Tissue specificity of mitochondrial glutamate pathways and the control of metabolic homeostasis // Biochim. Biophys. Acta BBA - Bioenerg. 2008. Vol. 1777, № 7. P. 965-972.

161. Palmieri L. et al. Citrin and aralar1 are Ca(2+)-stimulated aspartate/glutamate transporters in mitochondria // EMBO J. 2001. Vol. 20, № 18. P. 5060-5069.

162. Meijer A.J. et al. Transport of glutamate in rat-liver mitochondria // Biochim. Biophys. Acta. 1972. Vol. 283, № 3. P. 421-429.

163. Bradford N.M., McGivan J.D. Quantitative characteristics of glutamate transport in rat liver mitochondria // Biochem. J. 1973. Vol. 134, № 4. P. 1023-1029.

164. Zhang J., Frerman F.E., Kim J.-J.P. Structure of electron transfer flavoprotein-ubiquinone oxidoreductase and electron transfer to the mitochondrial ubiquinone pool // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. Vol. 103, № 44. P. 16212-16217.

165. Dedov I.I., Shestakova M.V., Vikulova O.K. National register of diabetes mellitus in Russian Federation. // Diabetes Mellit. 2015. Vol. 18, № 3. P. 5.

166. В США насчитали более 100 миллионов людей с диабетом и предиабетом [Electronic resource]. URL: https://lenta.ru/news/2017/07/19/100/ (accessed: 20.07.2017).

167. Marré M.L., Piganelli J.D. Environmental Factors Contribute to ß Cell Endoplasmic Reticulum Stress and Neo-Antigen Formation in Type 1 Diabetes // Front. Endocrinol. 2017. Vol. 8. P. 262.

168. Filippi C.M., von Herrath M.G. Viral Trigger for Type 1 Diabetes // Diabetes. 2008. Vol. 57, № 11. P. 2863-2871.

169. Horwitz M.S. et al. Diabetes induced by Coxsackie virus: initiation by bystander damage and not molecular mimicry // Nat. Med. 1998. Vol. 4, № 7. P. 781-785.

170. Joseph J.W. et al. Free fatty acid-induced beta-cell defects are dependent on uncoupling protein 2 expression // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279, № 49. P. 51049-51056.

171. Polonsky K.S., Semenkovich C.F. The pancreatic beta cell heats up: UCP2 and insulin secretion in diabetes // Cell. 2001. Vol. 105, № 6. P. 705-707.

172. Maechler P., Carobbio S., Rubi B. In beta-cells, mitochondria integrate and generate metabolic signals controlling insulin secretion // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2006. Vol. 38, № 5-6. P. 696709.

173. Blake R., Trounce I.A. Mitochondrial dysfunction and complications associated with diabetes // Biochim. Biophys. Acta. 2014. Vol. 1840, № 4. P. 1404-1412.

174. Cho J. et al. Mitochondrial ATP transporter depletion protects mice against liver steatosis and insulin resistance // Nat. Commun. 2017. Vol. 8. P. 14477.

175. Lu H. et al. Molecular and metabolic evidence for mitochondrial defects associated with beta-cell dysfunction in a mouse model of type 2 diabetes // Diabetes. 2010. Vol. 59, № 2. P. 448-459.

176. Yan-Do R., MacDonald P.E. Impaired "Glycine"-mia in Type 2 Diabetes and Potential Mechanisms Contributing to Glucose Homeostasis // Endocrinology. 2017. Vol. 158, № 5. P. 1064-1073.

177. Kristian T. Isolation of Mitochondria from the CNS // Curr. Protoc. Neurosci. 2010. Vol. 52, № 1. P. 7.22.1-7.22.12.

178. Samartsev V.N., Kozhina O.V., Marchik E.I. Simulation of the uncoupling activity of fatty acids with the participation of ADP/ATP and aspartate/glutamate antiporters in liver mitochondria // Biofizika. 2012. Vol. 57, № 2. P. 267-273.

179. Brovko F.A. et al. Cytokinin-binding protein (70 kDa) from etioplasts and amyloplasts of etiolated maize seedlings and chloroplasts of green plants and its putative function // J. Exp. Bot. 2010. Vol. 61, № 12. P. 3461-3474.

180. Lobysheva N.V. et al. Glutamate induces H2O2 synthesis in nonsynaptic brain mitochondria // Free Radic. Biol. Med. 2013. Vol. 65. P. 428-435.

181. Korde A.S., Maragos W.F. Identification of an N-methyl-D-aspartate receptor in isolated nervous system mitochondria // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287, № 42. P. 35192-35200.

182. Kim M.S. et al. The N-methyl-D-aspartate receptor type 2A is frequently methylated in human colorectal carcinoma and suppresses cell growth // Oncogene. 2008. Vol. 27, № 14. P. 20452054.

183. Klepsch M.M., Persson J.O., de Gier J.-W.L. Consequences of the overexpression of a eukaryotic membrane protein, the human KDEL receptor, in Escherichia coli // J. Mol. Biol. 2011. Vol. 407, № 4. P. 532-542.

184. Rath A. et al. Novel hydrophobic standards for membrane protein molecular weight determinations via sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis // Biochemistry. 2010. Vol. 49, № 50. P. 10589-10591.

185. Seeber S. et al. Formation of molecular complexes by N-methyl-D-aspartate receptor subunit NR2B and ryanodine receptor 2 in neonatal rat myocard // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279, № 20. P. 21062-21068.

186. Panov A. et al. The neuromediator glutamate, through specific substrate interactions, enhances mitochondrial ATP production and reactive oxygen species generation in nonsynaptic brain mitochondria // J. Biol. Chem. 2009. Vol. 284, № 21. P. 14448-14456.

187. Korge P., Calmettes G., Weiss J.N. Reactive Oxygen Species Production in Cardiac Mitochondria After Complex I Inhibition: Modulation by Substrate-Dependent Regulation of the NADH/NAD+ Ratio // Free Radic. Biol. Med. 2016. Vol. 96. P. 22-33.

188. Kushnareva Y., Murphy A.N., Andreyev A. Complex I-mediated reactive oxygen species generation: modulation by cytochrome c and NAD(P)+ oxidation-reduction state. // Biochem. J. 2002. Vol. 368, № Pt 2. P. 545-553.

189. Kussmaul L., Hirst J. The mechanism of superoxide production by NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) from bovine heart mitochondria // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. Vol. 103, № 20. P. 7607-7612.

190. Tello D. et al. Induction of the mitochondrial NDUFA4L2 protein by HIF-1a decreases oxygen consumption by inhibiting Complex I activity // Cell Metab. 2011. Vol. 14, № 6. P. 768-779.

191. Chomova M. et al. Ischemia-induced inhibition of mitochondrial complex I in rat brain: effect of permeabilization method and electron acceptor // Neurochem. Res. 2012. Vol. 37, № 5. P. 965976.

192. Giusti S. et al. Hypoxia induces complex I inhibition and ultrastructural damage by increasing mitochondrial nitric oxide in developing CNS // Eur. J. Neurosci. 2008. Vol. 27, № 1. P. 123131.

193. Liu Y. et al. HIF-1a and HIF-2a are critically involved in hypoxia-induced lipid accumulation in hepatocytes through reducing PGC-1a-mediated fatty acid ß-oxidation // Toxicol. Lett. 2014. Vol. 226, № 2. P. 117-123.

194. Loskovich M.V. et al. Inhibitory effect of palmitate on the mitochondrial NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) as related to the active-de-active enzyme transition // Biochem. J. 2005. Vol. 387, № Pt 3. P. 677-683.

195. Hohl C. et al. Evidence for succinate production by reduction of fumarate during hypoxia in isolated adult rat heart cells // Arch. Biochem. Biophys. 1987. Vol. 259, № 2. P. 527-535.

196. Pisarenko O.I., Khlopkov V.N., Ruuge E.K. A 1H NMR study of succinate synthesis from exogenous precursors in oxygen-deprived rat heart mitochondria // Biochem. Int. 1986. Vol. 12, № 1. P. 145-153.

197. Chouchani E.T. et al. Ischaemic accumulation of succinate controls reperfusion injury through mitochondrial ROS // Nature. 2014. Vol. 515, № 7527. P. 431-435.

198. Zhang J. et al. Accumulation of Succinate in Cardiac Ischemia Primarily Occurs via Canonical Krebs Cycle Activity // Cell Rep. 2018. Vol. 23, № 9. P. 2617-2628.

199. Car H. et al. The role of ceramides in selected brain pathologies: ischemia/hypoxia, Alzheimer disease // Post£ py Hig. Med. Dosw. Online. 2012. Vol. 66. P. 295-303.

200. Gudz T.I., Tserng K.Y., Hoppel C.L. Direct inhibition of mitochondrial respiratory chain complex III by cell-permeable ceramide // J. Biol. Chem. 1997. Vol. 272, № 39. P. 24154-24158.

201. Kubota M. et al. Sphingomyelin changes in rat cerebral cortex during focal ischemia // Neurol. Res. 1996. Vol. 18, № 4. P. 337-341.

202. Green D.W., Grover G.J. The IF1 inhibitor protein of the mitochondrial F1F0-ATPase // Biochim. Biophys. Acta BBA - Bioenerg. 2000. Vol. 1458, № 2. P. 343-355.

203. Adam-Vizi V., Chinopoulos C. Bioenergetics and the formation of mitochondrial reactive oxygen species // Trends Pharmacol. Sci. 2006. Vol. 27, № 12. P. 639-645.

204. Quinlan C.L. et al. Mitochondrial complex II can generate reactive oxygen species at high rates in both the forward and reverse reactions // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287, № 32. P. 27255-27264.

205. Messner K.R., Imlay J.A. Mechanism of superoxide and hydrogen peroxide formation by fumarate reductase, succinate dehydrogenase, and aspartate oxidase // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, № 45. P. 42563-42571.

206. Wojtczak L., Wojtczak A.B., Ernster L. The inhibition of succinate dehydrogenase by oxaloacetate // Biochim. Biophys. Acta BBA - Enzymol. 1969. Vol. 191, № 1. P. 10-21.

207. Zeylemaker W.P., Slater E.C. The inhibition of succinate dehydrogenase by oxaloacetate // Biochim. Biophys. Acta BBA - Enzymol. 1967. Vol. 132, № 1. P. 210-212.

208. Korde A.S., Maragos W.F. Direct exposure to N-methyl-d-aspartate alters mitochondrial function // Neurosci. Lett. 2016. Vol. 623. P. 47-51.

209. Sasaki T. et al. Ruthenium red inhibits the binding of calcium to calmodulin required for enzyme activation // J. Biol. Chem. 1992. Vol. 267, № 30. P. 21518-21523.

210. Scalise M. et al. Glutamine Transport and Mitochondrial Metabolism in Cancer Cell Growth // Front. Oncol. 2017. Vol. 7.

211. Albrecht J., Norenberg M.D. Glutamine: A Trojan horse in ammonia neurotoxicity // Hepatology. 2006. Vol. 44, № 4. P. 788-794.

212. Pichili V.B.R. et al. Inhibition of glutamine transport into mitochondria protects astrocytes from ammonia toxicity // Glia. 2007. Vol. 55, № 8. P. 801-809.

213. Lam C.K.L. et al. Activation of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors in the dorsal vagal complex lowers glucose production // J. Biol. Chem. 2010. Vol. 285, № 29. P. 21913-21921.

214. Alvarado-Vasquez N. et al. Effect of glycine in streptozotocin-induced diabetic rats // Comp. Biochem. Physiol. Toxicol. Pharmacol. CBP. 2003. Vol. 134, № 4. P. 521-527.

215. Yue J.T.Y. et al. Glycine normalizes hepatic triglyceride-rich VLDL secretion by triggering the CNS in high-fat fed rats // Circ. Res. 2012. Vol. 110, № 10. P. 1345-1354.

216. Sugiyama K., Kanamori H., Tanaka S. Correlation of the Plasma Cholesterol-lowering Effect of Dietary Glycine with the Alteration of Hepatic Phospholipid Composition in Rats // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1993. Vol. 57, № 9. P. 1461-1465.

217. Podoprigora G.I., Nartsissov Y.R., Aleksandrov P.N. Effect of glycine on microcirculation in pial vessels of rat brain // Bull. Exp. Biol. Med. 2005. Vol. 139, № 6. P. 675-677.

218. Podoprigora G.I., Nartsissov Y.R. Effect of glycine on the microcirculation in rat mesenteric vessels // Bull. Exp. Biol. Med. 2009. Vol. 147, № 3. P. 308-311.

219. Deng A. et al. Vasodilatory N-methyl-D-aspartate receptors are constitutively expressed in rat kidney // J. Am. Soc. Nephrol. JASN. 2002. Vol. 13, № 5. P. 1381-1384.

220. Podoprigora G.I. et al. Assessment of microcirculatory effects of glycine by intravital microscopy in rats // Conf. Proc. Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. Annu. Conf. 2012. Vol. 2012. P. 2651-2654.

221. Yamashina S. et al. Endothelial cells contain a glycine-gated chloride channel // Nutr. Cancer. 2001. Vol. 40, № 2. P. 197-204.

222. Selin A.A. et al. On the regulative role of the glutamate receptor in mitochondria // Biol. Chem. 2016. Vol. 397, № 5. P. 445-458.

223. Gusev E.I. et al. Neuroprotective effects of glycine for therapy of acute ischaemic stroke // Cerebrovasc. Dis. Basel Switz. 2000. Vol. 10, № 1. P. 49-60.

224. Van den Eynden J. et al. Glycine and glycine receptor signalling in non-neuronal cells // Front. Mol. Neurosci. 2009. Vol. 2. P. 9.

225. Weinberg J.M., Bienholz A., Venkatachalam M.A. The role of glycine in regulated cell death // Cell. Mol. Life Sci. CMLS. 2016. Vol. 73, № 11-12. P. 2285-2308.

226. Selin A.A. et al. Mechanism underlying the protective effect of glycine in energetic disturbances in brain tissues under hypoxic conditions // Bull. Exp. Biol. Med. 2012.

227. Tonshin A.A. et al. Effect of the inhibitory neurotransmitter glycine on slow destructive processes in brain cortex slices under anoxic conditions // Biochem. BiokhimiiDa. 2007. Vol. 72, № 5. P. 509-517.

228. Ruiz-Meana M. et al. Glycine protects cardiomyocytes against lethal reoxygenation injury by inhibiting mitochondrial permeability transition // J. Physiol. 2004. Vol. 558, № Pt 3. P. 873-882.

229. Wheeler M. et al. Glycine-gated chloride channels in neutrophils attenuate calcium influx and superoxide production // FASEB J. Off. Publ. Fed. Am. Soc. Exp. Biol. 2000. Vol. 14, № 3. P. 476-484.

230. Jog R., Wang J., Leff T. Hormonal Regulation of Glycine Metabolism And Its Potential Role in Diabetes Susceptibility // FASEB J. 2017. Vol. 31, № 1 Supplement. P. 626.6-626.6.

231. Sekhar R.V. et al. Glutathione synthesis is diminished in patients with uncontrolled diabetes and restored by dietary supplementation with cysteine and glycine // Diabetes Care. 2011. Vol. 34, № 1. P. 162-167.

232. Hashizume O. et al. Epigenetic regulation of the nuclear-coded GCAT and SHMT2 genes confers human age-associated mitochondrial respiration defects // Sci. Rep. 2015. Vol. 5. P. 10434.

233. Manjula R.T. Depletion of Glutathione during Oxidative Stress and Efficacy of N-Acetyl Cysteine: An Old Drug with New Approaches // Med. Chem. 2015. Vol. 5, № 1.

234. Huebschmann A.G. et al. Diabetes and advanced glycoxidation end products // Diabetes Care. 2006. Vol. 29, № 6. P. 1420-1432.

235. Ghosh S. et al. Cardiomyocyte apoptosis induced by short-term diabetes requires mitochondrial GSH depletion // Am. J. Physiol. - Heart Circ. Physiol. 2005. Vol. 289, № 2. P. H768-H776.

236. Badenhorst CP S. et al. A new perspective on the importance of glycine conjugation in the metabolism of aromatic acids // Drug Metab. Rev. 2014. Vol. 46, № 3. P. 343-361.

237. Nartsissov Y.R. et al. Computer modeling of spatial-time distribution of metabolite concentrations in phantoms of biological objects by example of rat brain pial // Biophysics. 2013. Vol. 58, № 5. P. 703-711.

238. Gannon M.C., Nuttall J.A., Nuttall F.Q. The metabolic response to ingested glycine // Am. J. Clin. Nutr. 2002. Vol. 76, № 6. P. 1302-1307.

239. Munoz-Carlin M. de L. et al. [Effects of glycine on auditory evoked potentials among diabetic patients with auditory pathway neuropathy] // Rev. Med. Chil. 2010. Vol. 138, № 10. P. 12461252.

240. Cruz M. et al. Glycine treatment decreases proinflammatory cytokines and increases interferon-gamma in patients with type 2 diabetes // J. Endocrinol. Invest. 2008. Vol. 31, № 8. P. 694-699.

241. Чуйко М.Р. et al. Эффективность и безопасность применения глицина и лимонтара в комплексной терапии дисциркуляторной энцефалопатии и энцефалопатии при инсулинзависимом сахарном диабете, Efficacy and safety of glycine and limontar in the complex therapy of discirculatory encephalopathy and encephalopathy in diabetes mellitus type I // Журнал Неврологии И Психиатрии Им СС Корсакова Zhurnal Nevrol. Psikhiatrii Im. SS Korsakova. 2010. Vol. 110, № 6. P. 44-48.

242. Benard G. et al. Mitochondrial CBX receptors regulate neuronal energy metabolism // Nat. Neurosci. 2012. Vol. 15, № 4. P. 558-564.

243. Shang Y., Zhang J., Huang E.J. HIPK2-Mediated Transcriptional Control of NMDA Receptor Subunit Expression Regulates Neuronal Survival and Cell Death // J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 2018. Vol. 38, № 16. P. 4006-4019.

244. Harris R.A. et al. A new family of protein kinases--the mitochondrial protein kinases // Adv. Enzyme Regul. 1995. Vol. 35. P. 147-162.

245. Lim S. et al. Regulation of mitochondrial functions by protein phosphorylation and dephosphorylation // Cell Biosci. 2016. Vol. 6.

246. Balderas P.M. de O., Aguilera P. A Metabotropic-Like Flux-Independent NMDA Receptor Regulates Ca2+ Exit from Endoplasmic Reticulum and Mitochondrial Membrane Potential in Cultured Astrocytes // PLOS ONE. 2015. Vol. 10, № 5. P. e0126314.

247. Starkov A.A., Polster B.M., Fiskum G. Regulation of hydrogen peroxide production by brain mitochondria by calcium and Bax // J. Neurochem. 2002. Vol. 83, № 1. P. 220-228.

248. Acin-Perez R., Enriquez J.A. The function of the respiratory supercomplexes: the plasticity model // Biochim. Biophys. Acta. 2014. Vol. 1837, № 4. P. 444-450.

249. Scanlon D.P. et al. An evolutionary switch in ND2 enables Src kinase regulation of NMDA receptors // Nat. Commun. 2017. Vol. 8. P. 15220.

250. McCormack J.G., Halestrap A.P., Denton R.M. Role of calcium ions in regulation of mammalian intramitochondrial metabolism // Physiol. Rev. 1990. Vol. 70, № 2. P. 391-425.

251. Winslow R.L., Walker M.A., Greenstein J.L. Modeling calcium regulation of contraction, energetics, signaling, and transcription in the cardiac myocyte // Wiley Interdiscip. Rev. Syst. Biol. Med. 2016. Vol. 8, № 1. P. 37-67.

252. Marks A.R. Calcium cycling proteins and heart failure: mechanisms and therapeutics // J. Clin. Invest. 2013. Vol. 123, № 1. P. 46-52.

253. Zhang H.Y. et al. H(2)O(2) opens mitochondrial K(ATP) channels and inhibits GABA receptors via protein kinase C-epsilon in cardiomyocytes // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2002. Vol. 282, № 4. P. H1395-1403.

254. Petty F. Plasma concentrations of gamma-aminobutyric acid (GABA) and mood disorders: a blood test for manic depressive disease? // Clin. Chem. 1994. Vol. 40, № 2. P. 296-302.

255. Matsuyama S. et al. GABA modulates neurotransmission in sinus node via stimulation of GABAA receptor // Am. J. Physiol. 1993. Vol. 264, № 4 Pt 2. P. H1057-1061.

256. Chambliss K.L. et al. Molecular Cloning of the Mature NAD-dependent Succinic Semialdehyde Dehydrogenase from Rat and Human. cDNA isolation, evolutionary homology, and tissue expression // J. Biol. Chem. 1995. Vol. 270, № 1. P. 461-467.

257. Jeon S.G. et al. Human brain GABA transaminase tissue distribution and molecular expression // Eur. J. Biochem. FEBS. 2000. Vol. 267, № 17. P. 5601-5607.

258. Besse A. et al. The GABA transaminase, ABAT, is essential for mitochondrial nucleoside metabolism // Cell Metab. 2015. Vol. 21, № 3. P. 417-427.

259. den Hartog G.J.M. et al. Superoxide anion radicals activate hepatic stellate cells after entry through chloride channels: a new target in liver fibrosis // Eur. J. Pharmacol. 2014. Vol. 724. P. 140-144.

260. Qi S., den Hartog G.J.M., Bast A. Superoxide radicals increase transforming growth factor-beta1 and collagen release from human lung fibroblasts via cellular influx through chloride channels // Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009. Vol. 237, № 1. P. 111-118.

261. Terada L.S. Hypoxia-reoxygenation increases O2-. efflux which injures endothelial cells by an extracellular mechanism // Am. J. Physiol. 1996. Vol. 270, № 3 Pt 2. P. H945-950.

262. Wang X. et al. Chloride channel inhibition prevents ROS-dependent apoptosis induced by ischemia-reperfusion in mouse cardiomyocytes // Cell. Physiol. Biochem. Int. J. Exp. Cell. Physiol. Biochem. Pharmacol. 2005. Vol. 16, № 4-6. P. 147-154.