ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ՀԱՆԴԵՍ =Biological Journal of Armenia

Characterization of pyrethroid – insect ion channel interactions via cyclic voltammetric technique

Mikaelyan, A. R. and Vardanyan, A. S. and Sargsyan, V. A. and Hambardumyan, A. A. (2012) Characterization of pyrethroid – insect ion channel interactions via cyclic voltammetric technique. Հայաստանի կենսաբանական հանդես Biological Journal of Armenia Биологический журнал Армении, 64 (3). pp. 76-82. ISSN 0366-5119

[img]
Preview
PDF - Requires a PDF viewer such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
201Kb

Abstract

In this study we present novel methodology for studying the interaction of biologically active substances with ion channels reconstructed in bilayer lipid membranes (BLM). We utilized reconstruction of grasshopper Na+ channels in planar BLM and cyclic voltammetric technology for this purpose. BLM constructed from general lipids of bovine brain shows in NaCl as well in KCl solution a typical curve of cyclic voltammetry. In BLM reconstructed with grasshopper cephalothorax membrane proteins the capacitance and the resistance shifted to 2.2 μF/cm2 and 160 MΩ (against to 0.2 μF/cm2 and 1.3 GΩ for BLM free from membrane proteins), respectively, for BLM prepared in 1 mm diameter hole in NaCl solution, while remaining constant in KCl. The results indicate about insect sodium channels reconstruction in BLM. We used the developed methodology for determination of apparent dissociation constant (K’d) of ligand-macromolecule interaction for the model of pyrethroid insecticide and ion-channel. The resistance of BLM with reconstructed ion channels was used for quantitative characterization of mentioned interaction. Determination of K’d values for ligand – ion channel complexes, using the asymptotic method of none-linear regression analysis, reviled 40.3±8.7 μM and 104.9±16.9 μM for known pyrethroids deltamethrin and cypermethrin, respectively. Աշխատանքում ներկայացված է նոր մեթոդաբանություն երկշերտ լիպիդային թաղանթներում (ԵԼԹ) վերակառուցված իոնական անցուղիների հետ կենսաբանական ակտիվ միացությունների փոխազդեցության ուսումնասիրման համար: Այդ նպատակի համար օգտագործվել է ԵԼԹ-ում վերակառուցված մորեխի Na+-ական անցուղիները և վոլտամպերմետրական տեխնիկան: Ցլի ուղեղի ընդհանուր լիպիդային ֆրակցիայի կիրառմամբ ստացված ԵԼԹ-ն NaCl-ի, ինչպես նաև KCl-ի լուծույթներում տիպիկ ցիկլիկ վոլտամպերմետրիայի կորեր է ցույց տալիս: 1 մմ տրամագծով անցքի վրա NaCl-ի լուծույթում ստացված և մորեխի կրծքագլխի թաղանթային սպիտակուցներով վերակառուցված ԵԼԹ-ների ունակությունները և դիմադրությունները փոխվում են համապա- տասխանաբար մինչև 2,2 մկՖ/սմ2 և 160 ՄՕհմ (համեմատած թաղանթային սպիտակուցներից ազատ ԵԼԹ-ների 0,2 մկՖ/սմ2 և 1,3 ԳՕհմ բնութագրերի հետ), մնալով անփոփոխ KCl-ի լուծույթում: Արդյունքները վկայում են ԵԼԹ- ներում միջատների իոնական անցուղիների վերակառուցման մասին: Մշակված մեթոդաբանությունը օգտագործվել է պիրետրոիդային ինսեկտիցիդ — մակրոմոլեկուլ մոդելի դեպքում լիգանդ-մակրոմոլեկուլ փոխազդեցության դիսոցման թվացյալ հաստատունի (K’d) հաշվարկման համար: Նշված փոխազդեցության քանակական բնութագրման համար օգտագործվել է վերակառուցված իոնական անցուղիներով ԵԼԹ-ների դիմադրությունը: Ոչ գծային ռեգրեսիոն անալիզի ասիմպտոտիկ մեթոդի կիրառմամբ լիգանդ-իոնական անցուղի կոմպլեքսի K’d-ի որոշումը հայտնի պիրետրոիդների` դելտամետրինի և ցիպեր- մետրինի համար ցուցաբերել է համապատասխանաբար 40,3(8,7μМ և 104,9(16,9 μМ արժեքներ: В работе представлена новая методология для изучения взаимодействия биологически активных соединений с ионными каналами, реконструированными в бислойных липидных мембранах (БЛМ). Для этой цели мы использовали реконструирование Na+ каналов кузнечиков в БЛМ и вольтамперметрическую технологию. БЛМ, полученный с применением общей липидной фракции мозга быка в растворе NaCl, а также KCl, показывает типичные кривые циклической вольтамперметрии. В БЛМ, реконструированной мембранными белками цефалоторакса кузнечиков емкость и сопротивление меняются до 2,2 мкФ/см2 и 160 МОм (против 0,2 мкФ/см2 и 1,3 ГОм для БЛМ, свободной от мембранных белков) соответственно для БЛМ приготовленной в поре диаметром 1 мм в растворе NaCl, оставаясь неизменным в KCl. Результаты указывают на реконструирование ионных каналов насекомых в БЛМ. Мы использовали разработанную методологию для определения кажущейся константы диссоциации (K’d) взаимодействия лиганд – макромолекула для модели пиретроидный инсектицид и ионный канал. Сопротивление БЛМ с реконструированными ионными каналами использовали для количественной характеристики указанного взaимодействия. Определение значений K’d для комплексов лиганд – ионные каналы, с применением асимптотического метода нелинейного регрессионного анализа, выявилo 40,3(8,7 μМ и 104,9(16,9 �М для известных пиретроидов делтаметрина и циперметрина соответственно.

Item Type:Article
Additional Information:Ցիկլիկ վոլտամպերմետրիայի մեթոդով պիրետրոիդ-միջատի իոնական անցուղի փոխազդեցության բնութագրումը / Ա. Ռ. Միքաելյան, Ա. Ս. Վարդանյան, Վ. Ա. Սարգսյան, Ա. Ա. Համբարձումյան։ Характеристика взаимодействия пиретроид – ионные каналы насекомых с помощью техники циклической вольтамперметрии / А. Р. Микаелян, А. С. Варданян, В. А. Саргсян, А. А. Амбарцумян.
Uncontrolled Keywords:Cyclic voltammetry – BLM reconstructed Na+ channels – pyrethroid – apparent dissociation constant
Subjects:Biology > Biochemistry
Biology > Biophysics
ID Code:10932
Deposited By:Ruzan Tumanyan
Deposited On:05 Nov 2012 12:29
Last Modified:16 Feb 2014 15:37

Repository Staff Only: item control page