Изучение возможности взаимодействия различных металлов с альфа-2-макроглобулином и другими белками крови человека in vitro

Гомеостаз металлов играет важную роль в жизнедеятельности организма. При этом имеет значение не только концентрация токсичных и эссенциальных металлов в биологических жидкостях, но и их способность взаимодействовать с белками и ферментами, определяющая активность последних. Целью работы было сравнить возможности связывания различных ионов металлов с белками сыворотки крови человека. Изучение реакций иммобилизованных ионов металлов (Cu²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Ca²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺, Hg⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Ag⁺, Bi²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺) с белками крови, а также с высокоочищенным металлопротеином крови (альфа-2-макроглобулин, а2-МГ) проводили методом перекрестного иммуноэлектрофореза с адсорбцией in situ во втором направлении. Показано, что в реакциях in vitro ионы Hg⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺ активнее других взаимодействуют с металлопротеинами (в частности с а2-МГ) и со многими другими белками крови человека. Продемонстрировано, что а2-МГ взаимодействует не только с ионами Zn²⁺ и Cd²⁺, как описано ранее, но и с Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Sr², Ag⁺. Выявлено взаимодействие ряда ионов металлов, в том числе высокотоксичных, с белками крови, не являющимися металлопротеинами. Результаты подтверждают принципиальную возможность активного участия дисбаланса ионов металлов в обменных нарушениях через воздействие на регуляторные и транспортные белки организма, что требует дальнейшего изучения.

1. Wang F, Chmil C, Pierce F, Ganapathy K, Gump B, MacKenzie J, Mechref Y, Bendinskas K. Immobilized metal affinity chromatography and human serum proteomics. Journal of Chromatography B. 2013; 934: 26–33.

2. Witkowska D, Rowińska-Żyrek M, Witkowska D, Rowińska-Żyrek M. Biophysical approaches for the study of metal-protein interactions. Journal of Inorganic Biochemistry. 2019; 199: 110783.

3. Ложкин А. П., Биктагиров Т. Б., Абдульянов В. А., Горшков О. В., Тимонина Е. В., Мамин Г. В., и др. Марганец в атерогенезе:обнаружение, происхождение и роль. Биомедицинская химия. 2012; 58 (3): 291–99.

4. Aschner M, Costa LG. Neurotoxicity of Metals. Springer International Publishing AG, 2017; 383 p.

5. Русецкая Н. Ю., Бородулин В. Б. Биологическая активность селенорганических соединений при интоксикации солями тяжелых металлов. Биомедицинская химия. 2015; 61 (4): 449–61.

6. Зорина В. Н., Зорина Р. М., Зорин Н. А. Особенности взаимодействия белков семейства макроглобулинов между собой и с рецепторами эндоцитоза (возможный механизм трансмембранного переноса). Биомедицинская химия. 2011; 57 (1): 106–13.

7. Барашков Г. К., Зайцева Л. И., Кондахчан М. А., Константинова Е. А., Распределение химических элементов в цельной крови и плазме. Биомедицинская химия. 2003; 49 (3): 297–302.

8. Зорин Н. А., Зорина Р. М., Зорина В. Н. Получение препаратов α-макроглобулина с заданными свойствами. Гематология и трансфузиология. 2000; 45 (5): 20–21.

9. Emmet M, Crowle AJ. Crossed immunoelectrophoresis: qualitative and quantitative considerations. J Immunol Meth. 1982; 50: R65–R83

10. Manley SA, Byrns S, Lyon AW, Brown P, Gailer J. Simultaneous Cu-, Fe-, and Zn- specific detection of metalloproteins contained in rabbit plasma by size-exclusion chromatography–inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. Biol Inorg Chem. 2009; 14: 61–74.

11. Чекнёв С. Б. Белки γ-глобулиновой фракции, хелатирующие катионы металлов, в физиологической иммунорегуляции. Оппозитные эффекты меди и цинка. Иммунология. 2021; 42 (3): 293–300.

12. Genchi G, Sinicropi M, Lauria G, Carocci A, Catalano A. The Effects of Cadmium Toxicity. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17 (11): 3782.

13. Ynalvez R, Gutierrez J, Gonzalez-Cantu H. Mini-review: toxicity of mercury as a consequence of enzyme alteration. Biometals. 2016; 29 (5): 781–8.

14. Кошкина В. С., Котляр Н. Н., Котельникова Л. В., Долгушина Н. А. Клинико-токсикологическая характеристика свинца и его соединений. Медицинские новости. 2013; 1: 20–25.

15. Mocchegiani E, Costarelli L, Giacconi R, Cipriano C, Muti E, Malavolta M. Zinc-binding proteins (metallothionein and a-2 macroglobulin) and immunosenescence. Experimental Gerontology. 2006; 41: 1094–7.

16. Assi MA, Hezmee MN, Haron AW, Sabri MY, Rajion MA. The detrimental effects of lead on human and animal health. Vet World. 2016; 9 (6): 660–71.

17. Мазунина Д. Л. Негативные эффекты марганца при хроническом поступлении в организм с питьевой водой. Экология человека. 2015; 3: 25–31.

18. Heeb MJ, Gruber A, Griffin JH. Identification of Divalent Metal Ion- dependent Inhibition of Activated Protein Cbycr2-Macroglobulin and cr2-Antiplasminin Blood and Comparisons to Inhibition of Factor Xa, Thrombin, and Plasmin. The Jounal of Biological chemistry. 1991; 266 (26): 17606–12.