Везде

ОБНБиохимия Biochemistry

  • ISSN (Print) 0320-9725
  • ISSN (Online) 3034-5294

АЛЬФА- И ГАММА-СИНУКЛЕИНЫ РЕГУЛИРУЮТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТАБОЛИЗМ И АКТИВНОСТЬ КСАНТИНОКСИДАЗЫ В КЛЕТКАХ МОЗГА

Вы можете
Код статьи
S30345294S0320972525100061-1
DOI
10.7868/S3034529425100061
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Федулина А.А.
  • Аффилиация:
    ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»
    ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Серегина Е.С.
  • Аффилиация: ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»
Краюшкина А.М.
  • Аффилиация: ФГБУН Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, Институт физиологически активных веществ
Чапров К.Д.
  • Аффилиация: ФГБУН Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, Институт физиологически активных веществ
Винокуров А.Ю.
  • Аффилиация: ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»
Абрамов А.Ю.
  • Аффилиация:
    ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»
    Институт неврологии Университетского колледжа Лондона
Том/ Выпуск
Том 90 / Номер выпуска 10
Страницы
1487-1496
Аннотация
Процесс передачи и трансформации сигнала в центральной нервной системе приводит к активному энергетическому метаболизму с высоким потреблением глюкозы и кислорода. Образующиеся в результате этих процессов активные формы кислорода (АФК) участвуют в передаче сигнала в клетке, но перепроизводство АФК ведет к развитию окислительного стресса. Окислительный стресс и агрегация α-синуклеина выступают признанными активаторами нейрональной гибели при болезни Паркинсона. Тем не менее гораздо меньше известно о физиологической роли мономерных синуклеинов. Используя переживающие срезы мозга и первичную нейрон-глиальную культуру, полученные из трансгенных животных с нокаутом генов α-, β- и γ-синуклеинов, мы изучили роль этих белков в производстве АФК и энергетическом метаболизме. Мы обнаружили, что отсутствие синуклеинов приводит к пониженному производству АФК по сравнению с клетками дикого типа. Ингибитор ксантиноксидазы (КСО) приводил к уменьшению продукции АФК в клетках дикого типа и в срезах мозга с нокаутом по β-синуклеину, в то время как в срезах при отсутствии α- или γ-синуклеинов ингибирование КСО не происходило, что говорит о возможной регуляции этого фермента данными белками. Нокаут по α- и γ-синуклеинам приводил к понижению митохондриального мембранного потенциала и уменьшению энергетической емкости (в форме ATP), что может быть одним из механизмов регуляции КСО синуклеинами.
Ключевые слова
синуклеины активные формы кислорода ксантиноксидаза нейрон астроцит
Дата публикации
01.10.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
9

Библиография

  1. 1. Angelova, P. R., Esteras, N., and Abramov, A. Y. (2021) Mitochondria and lipid peroxidation in the mechanism of neurodegeneration: finding ways for prevention, , 41, 770-784, https://doi.org/10.1002/med.21712.
  2. 2. Gleichmann, M., and Mattson, M. P. (2011) Neuronal calcium homeostasis and dysregulation, , 14, 1261-1273, https://doi.org/10.1089/ars.2010.3386.
  3. 3. Angelova, P. R., and Abramov, A. Y. (2018) Role of mitochondrial ROS in the brain: from physiology to neurodegeneration, , 592, 692-702, https://doi.org/10.1002/1873-3468.12964.
  4. 4. Gandhi, S., and Abramov, A. Y. (2012) Mechanism of oxidative stress in neurodegeneration, , 2012, 428010, https://doi.org/10.1155/2012/428010.
  5. 5. Burrage, E. N., Colbentz, T., Prabhu, S. S., Childers, R., Bryner, R. W., Lewis, S. E., DeVallance, E., Kelley, E. E., and Chandler, P. D. (2023) Xanthine oxidase mediates chronic stress-induced cerebrovascular dysfunction and cognitive impairment, , 43, 905-920, https://doi.org/10.1177/0271678X231152551.
  6. 6. Angelova, P. R., Myers, I., and Abramov, A. Y. (2023) Carbon monoxide neurotoxicity is triggered by oxidative stress induced by ROS production from three distinct cellular sources, , 60, 102598, https://doi.org/10.1016/j.redox.2022.102598.
  7. 7. Abramov, A. Y., Scorziello, A., and Duchen, M. R. (2007) Three distinct mechanisms generate oxygen free radicals in neurons and contribute to cell death during anoxia and reoxygenation, , 27, 1129-1138, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4468-06.2007.
  8. 8. Xia, Y., and Zweier, J. L. (1995) Substrate control of free radical generation from xanthine oxidase in the postischemic heart, , 270, 18797-18803, https://doi.org/10.1074/jbc.270.32.18797.
  9. 9. Kinugasa, Y., Ogino, K., Furuse, Y., Shiomi, T., Tsutsui, H., Yamamoto, T., Igawa, O., Hisatome, I., and Shigemasa, C. (2003) Allopurinol improves cardiac dysfunction after ischemia-reperfusion via reduction of oxidative stress in isolated perfused rat hearts, , 67, 781-787, https://doi.org/10.1253/circj.67.781.
  10. 10. Thies, J. L., Willicott, K., Craig, M. L., Greene, M. R., DuGay, C. N., Caldwell, G. A., and Caldwell, K. A. (2023) Xanthine dehydrogenase is a modulator of dopaminergic neurodegeneration in response to bacterial metabolite exposure in , , 12, 1170, https://doi.org/10.3390/cells12081170.
  11. 11. Abramov, A.Y., Potapova, E. V., Dremin, V. V., and Dunaev, A. V. (2020) Interaction of oxidative stress and misfolded proteins in the mechanism of neurodegeneration, , 10, 1-14, https://doi.org/10.3390/life10070101.
  12. 12. Calabresi, P., Mechelli, A., Natale, G., Volpicelli-Daley, L., Di Lazzaro, G., and Ghiglieri, V. (2023) Alpha-synuclein in Parkinson's disease and other synucleinopathies: from overt neurodegeneration back to early synaptic dysfunction, , 14, 176, https://doi.org/10.1038/s41419-023-05672-9.
  13. 13. Negi, S., Khurana, N., and Duggal, N. (2024) The misfolding mystery: α-synuclein and the pathogenesis of Parkinson's disease, , 177, 105760, https://doi.org/10.1016/j.neuint.2024.105760.
  14. 14. Magistrelli, L., Contaldi, E., and Comi, C. (2021) The impact of SNCA variations and its product alpha-synuclein on non-motor features of Parkinson's disease, , 11, 804, https://doi.org/10.3390/life11080804.
  15. 15. Guo, Y., Sun, Y., Song, Z., Zheng, W., Xiong, W., Yang, Y., Yuan, L., and Deng, H. (2021) Genetic analysis and literature review of SNCA variants in Parkinson's disease, , 13, 648151, https://doi.org/10.3389/fnagi.2021.648151.
  16. 16. Clayton, D. F., and George, J. M. (1998) The synucleins: a family of proteins involved in synaptic function, plasticity, neurodegeneration and disease, , 21, 249-254, https://doi.org/10.1016/S0166-2236 (97)01213-7.
  17. 17. Guschina, I. A., Ninkina, N., Roman, A., Pokrovskiy, M. V., and Buchman, V. L. (2021) Triple-knockout, synuclein-free mice display compromised lipid pattern, , 26, 1-22, https://doi.org/10.3390/molecules26113078.
  18. 18. George, J. M. (2002) The synucleins, , 3, REVIEWS3002, https://doi.org/10.1186/gb-2001-3-1-reviews3002.
  19. 19. Ninkina, N., Connor-Robson, N., Ustyugov, A. A., Tarasova, T. V., Shelkovnikova, T. A., and Buchman, V. L. (2015) A novel resource for studying function and dysfunction of α-synuclein: mouse lines for modulation of endogenous gene expression, , 5, 1-6, https://doi.org/10.1038/srep16615.
  20. 20. Kokhan, V. S., Van'kin, G. I., Bachurin, S. O., and Shamakina, I. Y. (2013) Differential involvement of the gamma-synuclein in cognitive abilities on the model of knockout mice, , 14, 53, https://doi.org/10.1186/1471-2202-14-53.
  21. 21. Ninkina, N., Tarasova, T. V., Chaprov, K. D., Roman, A. Y., Kukharsky, M. S., Kolik, L. G., Ovchinnikov, R., Ustyugov, A. A., Durnev, A. D., and Buchman, V. L. (2020) Alterations in the nigrostriatal system following conditional inactivation of α-synuclein in neurons of adult and aging mice, , 91, 76-87, https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2020.02.026.
  22. 22. Greten-Harrison, B., Polydoro, M., Morimoto-Tomita, M., Diao, L., Williams, A. M., Nie, E. H., Makani, S., Tian, N., Castillo, P. E., Buchman, V. L., and Chandra, S. S. (2010) αβγ-Synuclein triple knockout mice reveal age-dependent neuronal dysfunction, , 107, 19573-19578, https://doi.org/10.1073/pnas.1005005107.
  23. 23. Vorobyov, V., Deev, A., Sukhanova, I., Morozova, O., Oganesyan, Z., Chaprov, K., and Buchman, V. L. (2022) Loss of the synuclein family members differentially affects baseline- and apomorphine-associated EEG determinants in single-, double- and triple-knockout mice, , 10, 3128, https://doi.org/10.3390/biomedicines10123128.
  24. 24. Furuhashi, M. (2020) New insights into purine metabolism in metabolic diseases: role of xanthine oxidoreductase activity, , 319, E827-E834, https://doi.org/10.1152/ajpendo.00378.2020.
  25. 25. Starr, L. A., McKay, L. E., Peter, K. N., Seyfarth, L. M., Berkowitz, L. A., Caldwell, K. A., and Caldwell, G. A. (2023) Attenuation of dopaminergic neurodegeneration in a Parkinson's model through regulation of xanthine dehydrogenase (XDH-1) expression by the RNA editase, ADR-2, , 11, 20, https://doi.org/10.3390/jdb11020020.
  26. 26. Ludtmann, M. H. R., Angelova, P. R., Ninkina, N. N., Gandhi, S., Buchman, V. L., and Abramov, A. Y. (2016) Monomeric alpha-synuclein exerts a physiological role on brain ATP synthase, , 36, 10510-10521, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1659-16.2016.
  27. 27. Ludtmann, M. H. R., Angelova, P. R., Horrocks, M. H., Choi, M. L., Rodrigues, M., Baev, A. Y., Berezhnov, A. V., Yao, Z., Little, D., Banushi, B., Al-Menhali, A. S., Ranasinghe, R. T., Whiten, D. R., Yapom, R., Dolt, K. S., Devine, M. J., Gissen, P., Kunath, T., Jaganjac, M., Pavlov, E. V., Klenerman, D., Abramov, A. Y., and Gandhi, S. (2018) α-synuclein oligomers interact with ATP synthase and open the permeability transition pore in Parkinson's disease, , 9, 2293, https://doi.org/10.1038/s41467-018-04422-2.
  28. 28. Abramov, A. Y., Berezhnov, A. V., Fedotova, E. I., Zinchenko, V. P., and Dolgacheva, L. P. (2017) Interaction of misfolded proteins and mitochondria in neurodegenerative disorders, , 45, 1025-1033, https://doi.org/10.1042/BST20170024.
  29. 29. Deas, E., Cremades, N., Angelova, P. R., Ludtmann, M. H. R., Yao, Z., Chen, S., Horrocks, M. H., Banushi, B., Little, D., Devine, M. J., Gissen, P., Klenerman, D., Dobson, C.M., Wood, N. W., Gandhi, S., and Abramov, A. Y. (2016) Alpha-synuclein oligomers interact with metal ions to induce oxidative stress and neuronal death in Parkinson's disease, , 24, 376-391, https://doi.org/10.1089/ars.2015.6343.
  30. 30. Angelova, P. R., Choi, M.L., Berezhnov, A. V., Horrocks, M. H., Hughes, C. D., De, S., Rodrigues, M., Yapom, R., Little, D., Dolt, K. S., Kunath, T., Devine, M.J., Gissen, P., Shchepinov, M. S., Sylantyev, S., Pavlov, E. V., Klenerman, D., Abramov, A. Y., and Gandhi, S. (2020) Alpha synuclein aggregation drives ferropiosis: an interplay of iron, calcium and lipid peroxidation, , 27, 2781-2796, https://doi.org/10.1038/s41418-020-0542-z.
  31. 31. Moorhouse, P. C., Grootveld, M., Halliwell, B., Quinlan, J. G., and Gutteridge, J. M. C. (1987) Allopurinol and oxypurinol are hydroxyl radical scavengers, , 213, 23-28, https://doi.org/10.1016/0014-5793 (87)81458-8.
  32. 32. Grootveld, M., Halliwell, B., and Moorhouse, C. P. (1987) Action of uric acid, allopurinol and oxypurinol on the myeloperoxidase-derived oxidant hypochlorous acid, , 4, 69-76, https://doi.org/10.3109/10715768709088090.
  33. 33. Harrison, R. (2004) Physiological roles of xanthine oxidoreductase, , 363-375, https://doi.org/10.1081/DMR-120037569.
  34. 34. Guschina, I., Millership, S., O'Donnell, V., Ninkina, N., Harwood, J., and Buchman, V. (2011) Lipid classes and fatty acid patterns are altered in the brain of γ-synuclein null mutant mice, , 46, 121-130, https://doi.org/10.1007/s11745-010-3486-0.
  35. 35. Millership, S., Ninkina, N., Rochford, J. J., and Buchman, V. L. (2013) γ-synuclein is a novel player in the control of body lipid metabolism, , 2, 276-278, https://doi.org/10.4161/adip.25162.
  36. 36. Zhang, H., Kouadio, A., Cartledge, D., and Godwin, A. K. (2011) Role of gamma-synuclein in microtubule regulation, , 317, 1330-1339, https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2010.10.013.
  37. 37. Angelova, P. R., Esteras, N., Evans, J., Kostic, M., Melki, R., Prehn, J. H. M., Gandhi, S., Abramov, A. Y. (2025) α-synuclein fibrils per se but not α-synuclein seeded aggregation causes mitochondrial dysfunction and cell death in human neurons, , 86, 103817, https://doi.org/10.1016/j.redox.2025.103817.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека