Изучение взаимодействия нарингенина, апигенина и менадиона с мембранами методами флуоресцентных зондов и квантовой химии

Проведено квантово-химическое моделирование оптимальной геометрии нарингенина, апигенина и менадиона. С использованием метода флуоресцентной спектроскопии зондов оценены их электронные свойства и взаимодействие с искусственными липосомальными мембранами. Установлено, что исследуемые флавоноиды и хинон эффективно взаимодействуют с липосомальными мембранами 1,2- димиристоил-sn-глицеро-3-фосфохолина. С помощью флуоресцентных зондов TMA-DPH и DPH показано, что апигенин, нарингенин (5-50 мкМ) и менадион (50 мкМ) уменьшают микротекучесть липидного бислоя липосомальных мембран на различной глубине, одновременно апигенин (но не менадион и нарингенин) эффективно тушит флуоресценцию зондов TMA-DPH и DPH, встроенных в липидный бислой. Взаимодействие исследуемых соединений с мембранами зависит от полярности, объема, геометрии и растворимости молекул в воде. С помощью зонда лаурдана показано, что нарингенин и менадион, встраиваясь в липосомы, дозозависимо переводят бислой в более упорядоченное состояние, тогда как апигенин снижает упорядоченность упаковки молекул липида и повышает гидратацию в области полярных группировок. Торсионный угол между кольцами в планарных молекулах менадиона и апигенина составляет 180°, в молекуле нарингенина — 86.4°. Гликозиды флавоноидов, изолированные из плодов клюквы (25-50 мкг/мл), незначительно повышают микротекучесть липосомальной мембраны в области полярных групп фосфолипидов.

1. A. N. Panche, A. D. Diwan, S. R. Chandra. J. Nutr. Sci., 5, (2016) e47

2. F. Shahidi, P. Ambigaipalan. J. Funct. Foods, 18 (2015) 820—897

3. D. M. Kopustinskiene, V. Jakstas, A. Savickas, J. Bernatoniene. Nutrients, 12, N 2 (2020) 457

4. Y. Xie, W. Yang, F. Tang, X. Chen, L. Ren. Current Med. Chem., 22, N 1 (2015) 132—149

5. V. Buko, I. Zavodnik, O. Kanuka, E. Belonovskaya, E. Naruta, O. Lukivskaya, S. Kirko, G. Budryn, D. Zyzelewicz, J. Oracz, N. Sybirna. Food Funct., 9, N 3 (2018) 1850—1863

6. V. Buko, E. Belonovskaya, T. Kavalenia, T. Ilyich, S. Kirko, I. Kuzmitskaya, V. Moroz, E. Lapshina, A. Romanchuk, I. Zavodnik. Eur. Pharm. J., 69, N 2 (2022) 5—16

7. A. G. Veiko, E. Olchowik-Grabarek, S. Sekowski, A. Roszkowska, E. A. Lapshina, I. Dobrzynska, M. Zamaraeva, I. B. Zavodnik. Molecules, 28, N 3 (2023) 1252

8. A. Maroziene, A. Nemeikaite-Ceniene, R. Vidziunaite, N. Cenas. Acta Biochim. Polonica, 59, N 2 (2012) 299—305

9. J. P. Monteiro, A. F. Martins, C. Nunes, C. M. Morais, M. Lucio, S. Reis, T. J. T. Pinheiro, C. F. G. C. Geraldes, P. J. Oliveira, A. S. Jurado. Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Biomembranes, 1828, N 8 (2013) 1899—1908

10. S. R. Tintino, V. C. A. de Souza, J. M. A. da Silva, C. D. de M. Oliveira-Tintino, P. S. Pereira, T. C. Leal-Balbino, A. Pereira-Neves, J. P. Siqueira-Junior, J. G. M. da Costa, F. F. G. Rodrigues, I. R. A. Menezes, G. C. A. da Hora, M. C. P. Lima, H. D. M. Coutinho, V. Q. Balbino. Membranes, 10, N 6 (2020) 130

11. E. A. Lapshina, M. Zamaraeva, V. T. Cheshchevik, E. Olchowik-Grabarek, S. Sekowski, I. Zukowska, N. G. Golovach, V. N. Burd, I. B. Zavodnik. Cell Biochem. Funct., 33, N 4 (2015) 202—210

12. A. G. Veiko, S. Sekowski, E. A. Lapshina, A. Z. Wilczewska, K. H. Markiewicz, M. Zamaraeva, H. Zhao, I. B. Zavodnik. Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Biomembranes, 1862, N 11 (2020) 183442

13. S. A. Sanchez, M. A. Tricerri, E. Gratton Proc. NAS, 109, N 19 (2012) 7314—7319

14. A. Arora, T. M. Byrem, M. G. Nair, G. M. Strasburg. Arch. Biochem. Biophys., 373, N 1 (2000) 102—109

15. S. V. Verstraeten, G. K. Jaggers, C. G. Fraga, P. I. Oteiza. Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Biomembranes, 1828, N 11 (2013) 2646—2653

16. J. Wen, B. Liu, E. Yuan, Y. Ma, Y. Zhu. Molecules, 15, N 6 (2010) 4401—4407

17. W. Alam, C. Rocca, H. Khan, Y. Hussain, M. Aschner, A. De Bartolo, N. Amodio, T. Angelone, W. S. Cheang. Antioxidants, 10, N 10 (2021) 1643

18. https://www.acros.com/DesktopModules/Acros_Search_Results/Acros_Search_Results.aspx?search_type=CatalogSearch&SearchString=menadione (accessed on 07.03.2023)

19. P. Tammela, L. Laitinen, A. Galkin, T. Wennberg, R. Heczko, H. Vuorela, J. P. Slotte. Arch. Biochem. Biophys., 425, N 2 (2004) 193—199

20. A. de Granada-Flor, C. Sousa, H. A. L. Filipe, M. S. C. S. Santos, R. F. M. de Almeida. Chem. Commun., 55, N 12 (2019) 1750—1753

21. O. Wesolowska, J. Gąsiorowska, J. Petrus, B. Czarnik-Matusewicz, K. Michalak. Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Biomembranes, 1838, N 1 (2014) 173—184

22. Y. S. Tarahovsky, E. N. Muzafarov, Y. A. Kim. Mol. Cell Biochem., 314, N 1 (2008) 65—71