Reactive Oxygen Species Production by Forward and Reverse Electron Fluxes in the Mitochondrial Respiratory Chain

Reactive oxygen species (ROS) produced in the mitochondrial respiratory chain (RC) are primary signals that modulate cellular adaptation to environment, and are also destructive factors that damage cells under the conditions of hypoxia/reoxygenation relevant for various systemic diseases or transplantation. The important role of ROS in cell survival requires detailed investigation of mechanism and determinants of ROS production. To perform such an investigation we extended our rule-based model of complex III in order to account for electron transport in the whole RC coupled to proton translocation, transmembrane electrochemical potential generation, TCA cycle reactions, and substrate transport to mitochondria. It fits respiratory electron fluxes measured in rat brain mitochondria fueled by succinate or pyruvate and malate, and the dynamics of NAD+ reduction by reverse electron transport from succinate through complex I. The fitting of measured characteristics gave an insight into the mechanism of underlying processes governing the formation of free radicals that can transfer an unpaired electron to oxygen-producing superoxide and thus can initiate the generation of ROS. Our analysis revealed an association of ROS production with levels of specific radicals of individual electron transporters and their combinations in species of complexes I and III. It was found that the phenomenon of bistability, revealed previously as a property of complex III, remains valid for the whole RC. The conditions for switching to a state with a high content of free radicals in complex III were predicted based on theoretical analysis and were confirmed experimentally. These findings provide a new insight into the mechanisms of ROS production in RC

Вплив температурно-деформаційної обробки у міжкритичному інтервалі температур на структуру та властивості товстих листів з низьковуглецевих будівельних сталей

Abstract. Purpose. The influence of hot rolling end temperature on the structure and properties of thick sheet of low carbon microalloyed steels. Methodology. The material for the study were selected low-carbon microalloyed steel 09G2S, 10H2FB and 10HSND. In the laboratory performed thermomechanical rolling of these steel rolling mill at 260 DUO studied data structure steels, ferritic grain size before and after laboratory rolling steel hardness data. Findings. Studies have shown resizing ferritic grain structure of the metal before and after laboratory prokatok and impact for your thermomechanical processing in the modes mentioned in hardness. Originality. Due to persistent polygonal substructure stable austenite formed during deformation in intercriticak range, developed substructure formation of ferrite and pearlite becomes possible to stabilize and increase the strength properties not only in steels that contain carbide elements, but also in traditional materials without additional alloying. Practical value. The study of structure formation processes and the impact of structure on mechanical properties after thermomechanical rolling in the laboratory to simulate these processes and to further offer new technological scheme of manufacturing high-hire for construction in terms of domestic steel mills.Аннотация. Цель. Исследование влияния температурно-деформационного режима горячей прокатки на структуру и свойства толстого листа из низкоуглеродистых низколегированных сталей. Методика. В качестве материала для исследований были выбраны низкоуглеродистые микролегированные стали 09Г2С, 10Г2ФБ и 10ХСНД. В лабораторных условиях выполнили термомеханическую прокатку указанных сталей на прокатном стане ДУО 260. Исследовалась структура сталей, размер ферритного зерна до и после лабораторной прокатки, твердость данных сталей. Результаты. Проведенные исследования показали изменения размера ферритного зерна в структуре металла до и после лабораторных прокаток и влияние термомеханической обработки по указанным в работе режимам на значения твердости. Научная новизна. За счет сохранения устойчивой полигональной субструктуры аустенита, который формируется при деформации в межкритическом интервале, формирование развитой субструктуры феррита и перлита появляется возможность повысить и стабилизировать прочностные свойства не только в сталях содержащих карбидообразующие элементы, но и в традиционных материалах без дополнительного легирования. Практическая значимость. Изучение процессов структурообразования и влияние структуры на механические свойства после термомеханической прокатки в лабораторных условиях позволяет моделировать эти процессы и в дальнейшем предлагать новые технологические схемы изготовления высокопрочного проката для строительства в условиях отечественных металлургических заводов.Анотація. Мета. Дослідження впливу температурно-деформаційного режиму гарячої прокатки на структуру та властивості товстого листа з низьковуглецевих низьколегованих сталей. Методика. В якості матеріалу для дослідження були обрані низьковуглецеві мікролеговані сталі 09Г2С, 10Г2ФБ та 10ХСНД. В лабораторних умовах виконали термомеханічну прокатку вказаних сталей на прокатному стані ДУО 260. Досліджували мікроструктуру сталей, розмір феритного зерна до та після лабораторної прокатки, твердість даних сталей. Результати. Проведені дослідження показали зміни розміру феритного зерна в структурі металу до та після лабораторних прокаток та вплив термомеханічної обробки за вказаними у роботі режимами на значення твердості. Наукова новизна. За рахунок збереження стійкої полігональної субструктури аустеніту, що формується під час деформації у міжкритичному інтервалі, формування розвиненої субструктури фериту та перліту можливо підвищити та стабілізувати міцнісні властивості не тільки в сталях котрі містять карбідоутворюючі елементи, але й в традиційних матеріалах без додаткового легування Практична значимість. Вивчення процесів структуроутворення та вплив структури на механічні властивості після термомеханічної прокатки в лабораторних умовах дозволяє моделювати ці процеси та в подальшому пропонувати нові технологічні схеми виготовлення високоміцного прокату для будівництва в умовах вітчизняних металургійних заводів

Bile acids induce Ca2+ release from both the endoplasmic reticulum and acidic intracellular calcium stores through activation of inositol trisphosphate receptors and ryanodine receptors

Gallstones can cause acute pancreatitis, an often fatal disease in which the pancreas digests itself. This is probably because of biliary reflux into the pancreatic duct and subsequent bile acid action on the acinar cells. Because Ca2+ toxicity is important for the cellular damage in pancreatitis, we have studied the mechanisms by which the bile acid taurolithocholic acid 3-sulfate (TLC-S) liberates Ca2+. Using two-photon plasma membrane permeabilization and measurement of [Ca2+] inside intracellular stores at the cell base (dominated by ER) and near the apex (dominated by secretory granules), we have characterized the Ca2+ release pathways. Inhibition of inositol trisphosphate receptors (IP3Rs), by caffeine and 2-APB, reduced Ca2+ release from both the ER and an acidic pool in the granular area. Inhibition of ryanodine receptors (RyRs) by ruthenium red (RR) also reduced TLC-S induced liberation from both stores. Combined inhibition of IP3Rs and RyRs abolished Ca2+ release. RyR activation depends on receptors for nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate (NAADP), because inactivation by a high NAADP concentration inhibited release from both stores, whereas a cyclic ADPR-ribose antagonist had no effect. Bile acid-elicited intracellular Ca2+ liberation from both the ER and the apical acidic stores depends on both RyRs and IP3Rs