Dinityrosyl Iron Complexes with Thiol-Containg Ligands as a Funcionally Active “Working Form” of Nitric Oxide System in Living Organisms

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The experimental data are summarized which allow to suggest that dinitrosyl iron complexes (DNIC) with thiol-containing ligands can be considered as an endogenous “working form” of nitric oxide (NO) system in living organisms. The complexes can function as donors of both neutral NO molecules as well as nitrosonium cations (NO+) which exert respectively positive (regulatory) or negative (cytotoxic) effect on human and animal organisms. A special attention is paid to DNIC capacity to block (especially in combination with dithiocarbamate derivatives) coronavirus SARS-CoV-2 infection in Syrian hamsters.

作者简介

A. Vanin

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: vanin@polymer.chph.ras.ru
Russia, 119991, Moscow

参考

  1. Ignarro L.J. (2000) Nitric Oxide Biology and Pharmacology. Zurich: Acad. Press.
  2. Domingos P., Prado A.M., Wong A., Gehring C., Feijo J. (2015) Nitric oxide: a multitasked signaling gas in plants. Mol. Plant. 8, 506‒520.
  3. Stern A., Zhu J. (2014) An introduction to nitric oxide sensing and response in bacteria. Adv. Appl. Microbiol. 87, 187‒220.
  4. Gaston B.M., Carver J., Doctor A., Palmer L.A. (2003) Physiological roles of S-nitrosylation. Mol. Intervenions. 3, 253‒263.
  5. Seth D., Hess D.T., Hausladen A., Wang L.W., Wang A.J., Stamler J.S. (2018) A multiplex enzymatic machinary for cellular protein S-nitrosylation. Mol. Cell. 89, 451‒464.
  6. Ванин А.Ф. (2015) Динитрозильные комплексы железа с тиол-содержащими лигандами (Физико-химия, биология, медицина). Ижевск–Москва: Институт компьютерных исследований.
  7. Lu T.T., Wang Y.M., Hung C.H., Chiou S.J., Liaw W.F. (2018) Bioinorganic chemistry of the natural [Fe(NO)2 motiv evolution of a functional model for NO-related biomedical application and revolutionary development of a translation model. Inorg. Chem. 57, 12425‒12443.
  8. Vanin A.F. (2019) Dinitrosyl Iron Complexes as a “Working Form” of Nitric Oxide in Living Organisms. Cambridge: Cambridge Scholar Publ., UK.
  9. Lehnert N., Kim E., Dong H.T., Harland J.B., Hunt A.H., Manikas E.C., Oakley K.M., Pham J., Reed G.C., Alfaro V.S. (2021) The biologically relevant coordination chemistry of iron and nitric oxide: electronic structure and reactivity. Chem. Rev. 121, 14682‒14905.
  10. Vanin A.F., Burbaev D.S. (2011) Electronic and spatial structures of water-soluble dinityrosyl iron complexes with thiol-containing ligands underlying their activity to act as nitric oxide and nitrosonium ion donors. Biophys. J. 2011, 878236.
  11. Vanin A.F. (2020) How is nitric oxide (NO) converted into nitrosonium cations (NO+) in living organisms? (Based on the results of optical and EPR analysis of dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands). Appl. Magn. Res. 51, 851‒876.
  12. Ванин А.Ф. (2020) Свободно-радикальная природа молекул монооксида азота как фактор, определяющий их превращение в живых организмах в ионы нитрозония. Биофизика. 65, 421‒438.
  13. Vanin A.F., Malenkova I.V., Serezhenkov V.A. (1997) Iron catalyzes both decomposition and synthesis of S‑nitrosothiols. Nitric Oxide Biol. Chem. 1, 191‒203.
  14. Vanin A.F. (2023) Research into dinitrosyl iron complexes in living organisms through EPR as an example of applying this method in biology: a review. Appl. Magn. Res. 54, 289‒308.
  15. Ванин А.Ф., Налбандян Р.М. (1965) Свободные радикалы нового типа в дрожжевых клетках. Биофизика. 10, 167‒168.
  16. Vithaythil A.J., Ternberg J.L., Commoner B. (1965) Changes in electron spin resonance signals of rat liver during chemical carcinogenesis. Nature. 207, 1246‒1249.
  17. Vanin A.F., Poltorakov A.P., Mikoyan V.D., Kubrina L.N., Burbaev D.S. (2011) Polynuclear water-soluble dinitrosyl iron complexes with cysteine or glutathione ligands: electron paramagnetic resonabnce and optical studies. Nitric Oxide Biol. Chem. 23, 136‒149.
  18. Williams D.L.H. (2004) Nitrosation Reactions and the Chemistry of Nitric Oxide. Amsterdam: Elsevier.
  19. Ascenzi P., diMesi A., Sciore A.C., Clementi E. (2010) Peroxynintrite – as ugly biofactor? Biofactors. 36, 264‒273.
  20. Radi R. (2018) Oxygen radicals, nitric oxide, and peroxynitrite: redox pathways in molecular medicine. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 115, 5839‒5848.
  21. Kleschyov A.L., Strand S., Schmitt S., Gottfried D., Skatchov M., Sjakste N., Deiber M., Umansky V., Münzel T. (2006) Dinitrosyl-iron triggers apoptosis in Jurkat cells despite overexpression of Bcl-2. Free Rad. Biol. Med. 40, 1340‒1348.
  22. Vanin A.F., Tronov V.A., Borodulin R.R. (2021) Nitrosonium cation as a cytrotoxic component of dinitrosyl iron complexes with thio-containing ligands (dased on the experimental work on MCF-7 hyman breast cancer cell culture) Cell. Biochem. Biophys. 79, 93‒102.
  23. Галаган М.Е., Орановская Е.В., Мордвинцев П.И., Медведев О.С., Ванин А.Ф. (1988) Гипотензивный эффект динитрозильных комплексов железа на бодрствующих животных. Бюлл. Всесоюзного кардиол. центра. 2, 75‒79.
  24. Ванин А.Ф., Телегина Д.И., Микоян В.Д., Ткачев Н.А., Васильева С.В. (2022) Цитостатическое действие динитрозильных комплексов железа с глутатионом на клетки Escherichia coli определяется катионами нитрозония, высвобождающимися из этих комплексов. Биофизика. 67, 938—946.
  25. Ванин А.Ф., Микоян В.Д., Ткачев Н.А. (2022) Высвобождение катионов нитрозония из динитрозильных комплексов железа при их распаде под действием анионов супероксида или этилендиаминтетраацетатаа. Биофизика. 67, 1045‒1053
  26. Shumaev K.B., Gubkin A.A., Serezhenkov V.A., Lobysheva I.I., Kosmachevskaya O.V., Ruuge E.K., Lankin V.Z., Topunov A.F., Vanin A.F. (2008) Interaction of reactive oxygen and nitrogen species with albumin and methemoglobin-dound dinitrosyl iron complexes. Nitric Oxide Biol. Chem. 18, 37‒46.
  27. Giliano N.V., Konevega L.V., Noskin L.A., Serezhenkov V.A., Poltorakov A.P., Vanin A.F. (2011) Dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands and apoptosis: studies with HeLa cell culture. Nitric Oxide Biol. Chem. 24, 151‒159.
  28. Шиповалов А.В., Ванин А.Ф., Пьянков О.В., Багрянская Е.Г., Микоян В.Д., Попкова В.Я. (2022) Противовирусная активность катионов нитрозония в отношении SARS-CoV-2 на модели сирийского хомячка. Биофизика. 67, 969‒981.
  29. Vanin A.F., Huisman A., Stroes E.S.G., de Ruuter-Huijstek F.C., Rabelink T.J., van Faassen E.E. (2001) Antioxidant capacity of mononitrosyl-iron-dithiocarbamate complexes: implications for NO trapping. Free Rad. Biol. Med. 30, 813‒824.
  30. Vanin A.F. (2018) Nitrosonium ions as constituents of dinitrosyl iron complexes with glutathione responsible for their S-nitrosating activity. Austin J. Analyt. Pharm. Chem. 5, 1109‒1125.
  31. Buchachenko A.L., Berdinsky V.L. (1996) Spin catalysis in chemical reactions. J. Phys. Chem. 100, 18 292‒18 299.
  32. Gui X., Joannou C.L., Huges M.N., Cammack R. (1992) The bactericidal effects on transition metal complexes containing NO+ group on the food-spoilage bacterium Clostridium sporogenes. FEMS Microbiol. Lett. 98, 67‒70.
  33. Khan S., Kayahara M., Joashi U., Mazarakis N.D., Sarraf C., Edwards A.D., Huges M.N., Mehmet H. (1997) Differential induction of apoptosis in Swiss 3T3 by nitric oxide and the nitrosonium cation. J. Cell Sci. 110, 2315‒2322.
  34. Vanin A.F., Burgova E.N., Adamyan L.V. (2015) Dinitrosyl iron complexes with glutathione suppress surgically induced experimental apoptosis in rats. Austin J. Reprod. Med. Infertil. 2, 1109‒1032.
  35. Burgova E.N., Khristidi Y.L., Kurkov F.V., Mikoyan V.D., Shekhter A.B., Vanin A.F. (2019) The inhibiting effect of dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands on the growth of endometrioid tumours in rats with experimental endometriosis. Cell. Biochem. Biophys. 77, 69‒77.
  36. Велиев Е.И., Котов С.В., Шишло В.К., Сереженков В.А., Лозинский В.И., Ванин А.Ф. (2008) Влияние динитрозильных комплексов железа с тиолсодержащими лигандами на состояние кавернозных тел пениса у крыс. Биофизика. 53, 326‒353.
  37. Lee T.Y., Lu H.H., Chang H.T., Huang H.C., Tsai Y.J., Chang I.H., Tu C.P., Chung C.U., Lu T.T., Peng C.H., Chen Y. (2023) Delivery of nitric oxide with a pH-responsive nanocarrier for the treatment of renal fibrosis. J. Control. Release. 354, 417‒428.
  38. Ванин А.Ф., Островская Л.А., Корман Д.Б., Микоян В.Д., Кубрина Л.Н., Бородулин Р.Р., Фомина М.М., Блюхтерова Н.И., Рыкова В.А. (2015) Антинитозативная система как фактор резистентности злокачественных опухолей к цитотоксическому действию монооксида азота. Биофизика. 60, 152‒157.
  39. Ванин А.Ф., Островская Л.А., Корман Д.Б., Блюхтерова Н.В., Рыкова В.А., Фомина М.М. (2022) Роль катиона нитрозония в механизме противопухолевого эффекта препаратов динитрозильных комплексов железа. Биофизика. 67, 982‒990.
  40. Vedernikov Y.P., Mordvintcev P.I., Malenkova I.V., Vanin A.F. (1992) Similarity between the vasorelaxing activity of dinitrosyl iron cysteine complexes and endothelium-derived relaxing factor. Eur. J. Pharmacol. 211, 313‒317.
  41. Igrunkova A., Fayzullin A., Serejenkova N., Lipina T., Pekshev A., Vanin A., Zaborova V., Budanova E., Shestakov D., Kastyro I., Shekhter A. (2023) Beneficial effect of dinitrosyl iron complexes on wound healing compared to commercial nitric oxide plasma generator. Int. J. Mol. Sci. 24, 4439–4457.
  42. Клещёв А.Л., Мордвинцев П.И., Ванин А.Ф. (1985) Роль оксида азота и железа в гипотензивном действии нитрозильных комплексов железа с различными анионными лигандами. Studia Biophys. 105, 93‒102.
  43. Chazov E.I., Rodnenkov O.V., Zorin A.V., Lakomkin V.L., Gramovich O.V., Vyborov O.V., Dragnev A.G., Timoshin A.A., Buryachkovskaya L.I., Abramov A.A., Massenko V.P., Arzamastsev E.V., Kapelko V.I., Vanin A.F. (2012) Hypotensive effect of “Oxacom” containing a dinitrosyl iron complexes with glutathione: animal studies and clinical trials on healthy volunteers. Nitric Oxide Biol. Chem. 26, 148‒157.
  44. Ванин А.Ф., Пекшев А.В., Вагапов А.Б., Шарапов Н.А., Лакомкин В.Л., Абрамов А.А., Тимошин А.А., Капелько В.И. (2021) Газообразный оксид азота и динитрозильные комплексы железа с тиолсодержащими лигандами как предполагаемые лекарственные средства, способные купировать COVID-19. Биофизика. 66, 155‒163. 155‒163).
  45. Мордвинцев П.И., Руднева В.Г., Ванин А.Ф., Шимкевич Л.Л., Ходоров Б.И. (1986) Ингибирующее действие динитрозильных комплексов негемового железа с низкомолекулярными лигандами на агрегацию тромбоцитов. Биохимия. 51, 1851‒1857.
  46. Шамова Е.Б., Бичан О.Д., Дрозд Е.С., Горудко И.В., Чижик С.А., Шумаев К.Б., Черенкевич С.Н., Ванин А.Ф. (2011) Регуляция функциональных и механических свойств тромбоцитов и эритроцитов донорами NO. Биофизика. 56, 265‒271.
  47. Remizova M.I., Kochetygov N.I., Kerbout K.A., Lakomkin V.L., Timoshin A.A., Burgova E.N., Vanin A.F. (2011) Effect of dinitrosyl iron complexes with glutathione on hemorrhagic shock followed by saline treatment. Eur. J. Pharmacol. 662, 40‒36.
  48. Andreev-Andriyevsky A.A., Mikoyan V.D., Serezhenkov V.A., Vanin A.F. (2011) Penil erective activity of dinitrosyl iron complexes with thiol-containing lugands. Nitric Oxide Biol. Chem. 24, 217‒223.
  49. Сереженков В.А., Калинина Е.В., Глазунова В.А., Саприн А.Н., Ванин А.Ф. (2007) Почему железо устраняет цитотоксическое действие оксида азота на культуры клеток человека и животных? Биофизика. 52, 869‒875.
  50. Kim Y.M., Chung H.T., Symmons R.L., Billiar T.R. (2000) Cellular nonheme iron content is a determinant of nitric oxide-mediated apoptosis, necrosis, and caspaser inhibitor. J. Biol. Chem. 275, 10954‒10961.
  51. Ding H., Demple B. (2000) Direct nitric oxide signal transduction via nitrosylation of iron-sulfur centers in the SoxR transcription activation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97, 5146‒5150.
  52. Lo F.C., Chen C.L., Lee C.M., Tsai M.C., Lu T.T., Liaw W.F., Yu S.S.F. (2008) A study of NO trafficing from dinitrosyl-iron complexes to the recombinant E. coli transcriptional factor SoxR. J. Biol. Inorg. Chem. 13, 961‒972.
  53. Demple B. (2002) Signal transduction by nitric oxide in cellular stress response. Mol. Cell. Biochem. 2345/235, 11‒18.
  54. Wu C.R., Huang Y.D., Hong Y.H., Liu Y.H., Narwane M., Chang Y.H. Dinh N.K., Hsieh H.T., Hsieh Y.J., Wu P.C., Pao C.W., Chan T.S., Hsu I.J., Lu T.T. (2021) Endogenous conjugation of biomimetic dionitrosyl iron complex with protein vehicles for oral delivery of nitric oxide to brain and activation of hippocampal neurogenesis. J. Amer. Chem. Soc. Au. 1, 998‒1013.
  55. Lepka K., Volbracht K., Bill E., Schneider R., Rios N., Hildebrandt T., Ingwersen J., Prozorovski T., Lillig C.H., van Horssen J., Steinman L., Hartung H.P., Radi R., Holmgren A., Aktas O., Berndt C. (2017) Iron-sulfur glutaredoxin 2 protects oligodendrocytes against damage induced by nitric oxide release from activated microglia. Glia. 65, 1521‒1534.
  56. Malyshev I.Yu., Malugin A.V., Golubeva L.Yu., Zenina T.A., Manukhina E.B., Mikoyan V.D., Vanin A.F. (1996) Nitric oxide donor induces HSP70 accumulation in the heart and in cultured cells. FEBS Lett. 301, 21‒23.
  57. Voevodskaya N.V., Serezhenkov V.A., Cooper C.F., Kubrina L.N., Vanin A.F. (2002) Exogenous ferrous irons is required for the nitric oxide-catalyzed destruction of the iron-sulphur center in adrenodoxin. Biochem. J. 368, 633‒639.
  58. Graziano M., Lamattina L. (2005) Nitric oxide and iron in plants: an emerging and converging story. Trends Plant Sci. 10, 4‒8.
  59. Richardson D.R., Lok H.C. (2008) The nitric oxide-iron interplay in mammalian cells: transport and storage of dinitrosyl iron complexes. Biochim. Biophys. Acta. 1780, 638‒651.
  60. Писаренко О.И., Серебрякова Л.И., Цкитишвили О.В., Студнева Л.М., Ванин А.Ф., Чазов Е.И. (2008) Кардиозащитное действие динитрозильных комполексов железа с цистеином у крыс in vivo. Изв. РАН, сер. Биология. 1, 110‒114.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2.

下载 (23KB)
索引源数据
3.

下载 (157KB)
索引源数据
4.

下载 (17KB)
索引源数据
5.

下载 (74KB)
索引源数据
6.

下载 (188KB)
索引源数据
7.

下载 (37KB)
索引源数据
8.

下载 (46KB)
索引源数据
9.

下载 (120KB)
索引源数据
10.

下载 (158KB)
索引源数据

版权所有 © А.Ф. Ванин, 2023

##common.cookie##