БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 3, с. 504-510

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ

УДК 577.352.2

СВОЙСТВА ИОННЫХ КАНАЛОВ, ОБРАЗОВАННЫХ

ПРИ ОДНОСТОРОННЕМ ДЕЙСТВИИ АМФОТЕРИЦИНА

И N-МЕТИЛПРОИЗВОДНОГО АМФОТЕРИЦИНА В БИСЛОЙНЫХ

ЛИПИДНЫХ МЕМБРАНАХ

Институт ботаники НАН Азербайджана, AZ1004, Баку, Патамдартское шоссе, 40

E-mail: turkan303@mail.ru

Поступила в редакцию 25.12.2019 г.

После доработки 09.03.2021 г.

Принята к публикации 10.03.2021 г.

Установлено, что при односторонней модификации липидных мембран амфотерицином В и N-ме-

тилпроизводным амфотерицина В (метамфоцином) наблюдается дискретное увеличение проводи-

мости мембран по канальному механизму. Найдены условия, при которых амфотерицин В увели-

чивает проводимость мембран при одностороннем введении его к мембранам. Эффект односторон-

него действия амфотерицина В наблюдается в кислой среде (рН 3.0) и при меньшей (в два раза)

концентрации фосфолипидов в мембраноформируюшем растворе. Выявлена большая дисперсия

проводимости одиночных каналов - от 2 до 20 пСм. С наибольшей вероятностью появляются кана-

лы величиной 10 пСм. Гистограмма распределения величины проводимости метамфоциновых ка-

налов показывает, что с наибольшей вероятностью появляются каналы величиной 5 пСм. Избира-

тельная проницаемость мембран при одностороннем введении метамфоцина преимущественно

анионная и не зависит от концентрации холестерина в мембране. В основе механизма односторон-

него действия амфотерицина В и метамфоцина лежит формирование ими в мембранах полупор,

асимметричных по своему строению. Предполагается, что избирательная проницаемость амфоте-

рициновых и метамфоциновых каналов определяется молекулярной структурой гидрофильной це-

пи, выстилающей внутреннюю полость полупоры.

Ключевые слова: полиеновые антибиотики, амфотерицина В, N-метилпроизводное амфотерицина В,

липидные мембраны, проводимость, проницаемость мембран, ионные каналы.

DOI: 10.31857/S000630292103011X

ринами структурных ионных каналов молекуляр-

Несмотря на большое количество публикаций,

ных размеров с определенной проводимостью,

касающихся механизма взаимодействия полие-

проницаемых для ионов и органических соедине-

новых антибиотиков (ПА) с клеточными и

ний [4-10]. Из всех изученных ПА наибольшей

бислойными липидными мембранами (БЛМ),

биологической активностью обладает амфотери-

содержащих стерины, до сих пор остается неяс-

цин В.

ной взаимосвязь между структурой молекул анти-

биотиков и их свойствами в мембранах [1-3]. Ос-

Нарушение функций стеринсодержащих кле-

новным представителем класса ПА является ам-

ток эукариотов в присутствии полиенов связано с

фотерицин В, химическая структура которого

изменением проницаемости цитоплазматиче-

показана на рис. 1. В химической структуре ПА

ских мембран [11]. Увеличение проводимости ли-

пидных мембран неароматическими антибиоти-

имеется лактонное кольцо, содержащее гидро-

ками (амфотерицин В, нистатин, микогептин)

фобную цепочку с определенным числом двой-

только при наличии их с обеих сторон мембраны,

ных связей и гидрофильную цепь, в состав ко-

казалось, несколько не согласуется с односторон-

торой входят несколько гидроксильных и кар-

ним биологическим действием антибиотиков.

бонильных групп. В основе биологического

Расхождение данных в первую очередь связано с

действия ПА лежит формирование ими в липид-

неадекватными условиями действия полиенов с

ных и клеточных мембранах в комплексе со сте-

одной стороны клеточных и липидных мембран.

Сокращения: ПА - полиеновые антибиотики, БЛМ - бис-

При введении полиенов в культуральную среду

лойные липидные мембраны.

концентрация последних с внутренней стороны

504

СВОЙСТВА ИОННЫХ КАНАЛОВ

505

Рис. 1. Cтруктурная формула амфотерицина В.

клеточных мембран сравнительно быстро при-

ное амфотерицина В увеличивает проводимость

ближается к его концентрации в среде. Однако в

липидных мембран по канальному механизму,

экспериментах на бислойных мембранах трудно

когда находится с одной стороны мембраны при

добиться таких условий из-за большого объема

нейтральных растворах рН. В данной работе вы-

окружающей среды. Тем не менее исследования

явлены условия одностороннего действия амфо-

показали, что при достаточно малом объеме вод-

терицина В, изучены свойства N-метилпроизвод-

ного раствора с противоположной от антибиоти-

ного амфотерицина В и амфотерицина В при

ка стороны мембраны наблюдается интегральное

введении их с одной стороны мембраны, пред-

нарастание проводимости мембраны [12]. Эф-

ставлены данные экспериментальных исследова-

фект ПА с одной стороны мембраны подтвержда-

ний об избирательности и величине проводимо-

ется исследованиями на липосомах и на клетках

сти при формировании односторонних проводя-

[11, 13]. Анионная избирательная проницаемость

щих каналов.

амфотерицина В на бислойных липидных мем-

бранах [10], а также односторонний эффект на

плазматических мембранах [11] и только двухсто-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ронний эффект на БЛМ [4] побудили нас деталь-

Бислойные мембраны получали из общих фос-

но исследовать на бислоях эффект односторонне-

фолипидов, выделенных из белого вещества бы-

го действия амфотерицина В и его N-метилпро-

чьего мозга. Общие фосфолипиды очищали от

изводного. На рис. 2 показана структура N-

нейтральных липидов ацетоновой промывкой и

метилпроизводного амфотерицина В.

хранили при 0°С в хлороформ-метанольном рас-

Обнаружено, что, в отличие от амфотерицина

творе (в соотношении 2 : 1) в концентрации 20

В, нистатина и микогептина, N-метилпроизвод- мг/мл и 10 мг/мл. Затем к этим липидам добавля-

Рис. 2. Структурная формула N-метилпроизводного амфотерицина В (метамфоцина). Буквой R обозначено место, где

производилось метилирование полярной аминной и карбоксильной группы молекулы амфотерицина В [14].

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

506

ПАШАЗАДЕ, КАСУМОВ

сти мембран в течение длительного времени

(≥1 ч). Однако при детальном исследовании были

обнаружены ионные каналы и высокая проводи-

мость мембран, содержащих холестерин, при

действии амфотерицина В с одной стороны мем-

браны с низким содержанием фосфолипидов в

мембране (10 мг/мл) и с низким значением рН

водного раствора (рН 3.0). Введение амфотери-

цина В в концентрации 2 · 10^-8 М с одной сторо-

ны мембраны приводит к появлению на мембра-

не ионных каналов. На рис. 3 показана запись

Рис. 3. Одиночные ионные каналы, формируемые с

одной стороны мембраны амфотерицином В в кон-

одиночных ионных каналов, формируемых ам-

центрации 2 · 10-8 М при мембранном потенциале

фотерицином В с одной стороны мембраны.

+200 мВ (знак «+» со стороны антибиотика). Состав

водного раствора: 2 М КСl, рН 3.0, t = 22°С. Состав

На рис. 4 приведена гистограмма распределе-

мембранного раствора: 10 мг фосфолипидов и 4 мг

ния проводимости одиночных каналов. На ней

холестерина в 1 мл гептана.

видна большая дисперсия проводимости одиноч-

ных каналов - от 2 до 20 пСм. С наибольшей ве-

роятностью появляются каналы от 7 до 10 пСм.

ли необходимое количество перекристаллизован-

Время сборки каналов не зависит от величины и

ного холестерина в соответствующих концентра-

направления электрического поля.Избиратель-

циях. Мембраны формировали на отверстии в те-

ная проницаемость мембран при одностороннем

флоновой ячейке диаметром 0.3 мм. В работе

введении амфотерицина В преимущественно

были использованы исходный амфотерицин В,

анионная и не зависит от концентрации холесте-

N-метилпроизводное амфотерицина В, а также

рина в мембране. При создании десятикратного

другие производные амфотерицина В, любезно

градиента проникающего иона (2 М → 0.2 М) раз-

предоставленные нам проф. В.А. Вайнштейном

ность потенциалов, возникающая на мембране,

из Санкт-Петербургского Государственного хи-

составляет величину -42 ± 2 мВ, если антибиотик

мико-фармацевтического Университета. Анти-

находится в растворе 2М КСl и ток течет со сторо-

биотики растворяли в диметилсульфоксиде в

ны антибиотика. При создании десятикратного

концентрации 1 мг/мл и затем использовали в ка-

градиента проникающего иона с противополож-

честве маточного раствора. Из маточного раство-

ной (не содержащей антибиотика) стороны мем-

ра микрошприцом антибиотики вводили в вод-

браны величина разности потенциалов примерно

ные растворы, окружающие мембрану. Маточ-

вдвое меньше и составляет величину -22 ± 3 мВ.

ный раствор антибиотиков хранили в течение

Таким образом, результаты показывают, что наи-

недели. Электрические характеристики БЛМ из-

большая величина потенциала достигается в том

меряли с помощью метода фиксации мембранно-

случае, когда градиент проникающего иона со-

го потенциала и тока, используя электрометриче-

здается со стороны антибиотика. При обратном

ский усилитель постоянного тока Keithley-301

направлении градиента величина мембранного

(США) и двухкоординатный самописец Endim

потенциала вдвое меньше. Указанная величина

(RFT, Германия). При образовании БЛМ мем-

разности потенциалов в обоих направлениях не

браноформирующие растворы готовили из фос-

зависит от концентрации амфотерицина В в пре-

фолипидов, выделенных из бычьего мозга, ко-

делах 1 · 10^-6 - 5 · 10^-6 М с одной стороны мем-

торые смешивали с холестерином в различных

браны.

соотношениях. Был использован перекристалли-

зованный холестерин фирмы Sigma (США). Для

Эффект одностороннего действия амфотери-

стабилизации рН водных растворов использова-

цина В зависит от концентрации фосфолипидов в

липидном бислое. Если мембраны формируются

ли буферные системы в концентрации 5·10^-3М.

из липидного раствора, содержащего 10 мг/мл

Проводимость немодифицированной мембраны

фосфолипидов с холестерином в гептане, то все-

составляла 2-3 пСм в растворах 0.1 М КСl и 2 М КСl.

гда наблюдается односторонний эффект амфоте-

рицина В, который полностью воспроизводим.

При более высоких концентрациях фосфолипи-

РЕЗУЛЬТАТЫ

дов в мембраноформирующем растворе эффект

При введении амфотерицина В с обеих сторон

одностороннего действия не воспроизводится.

мембраны при концентрации 10^-6 М наблюда-

Сборка одиночных ионных каналов происхо-

лось резкое увеличение проводимости мембран

дит при концентрациях амфотерицина В, сравни-

вплоть до проводимости электродов. Введение

мых с концентрациями для получения симмет-

амфотерицина В к мембранам с холестерином в

ричных каналов (2 · 10^-8 М). В отличие от сим-

концентрации 5 · 10^-4 М не изменяло проводимо-

метричных каналов число асимметричных

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

СВОЙСТВА ИОННЫХ КАНАЛОВ

507

Рис. 4. Гистограммы распределения проводимости одиночных каналов при одностороннем действии амфотерицина В

(2 · 10^-8 М) при разных направлениях электрического тока. Одиночные каналы получены при мембранном потенци-

але 200 мВ. Мембраны формировали из общего липидного раствора, содержащего 10 мг фосфолипидов: 10 мг холесте-

рина в 1 мл гептана, в растворах 2 М КСl, рН 3.0, t = 22^оС. Гистограмма (а) соотвествует знаку (-) в растворе с анти-

биотиком, гистограмма (б) - знаку (+) в растворе с антибиотиком. N - число каналов.

каналов не зависит от концентрации холестерина

алкильных производных амфотерицина В с од-

в мембраноформирующем растворе в пределах 2-

ной стороны мембраны показало, что на всех ал-

10 мг/мл холестерина при фиксированной кон-

кильных производных, кроме метамфоцина, в

центрации амфотерицина В. Независимость чис-

нейтральных рН не удается зарегистрировать

ла каналов от концентрации холестерина в

одиночные каналы. После добавки антибиотиков

мембране при фиксированной концентрации ам-

фотерицина В показывает, что молекулы холесте-

в концентрации до 1 · 10^-5 М с одной стороны

рина, по-видимому, не формируют проводящие

мембраны при повышенной концентрации хо-

каналы в комплексе с антибиотиком, а создают

лестерина в мембране (соотношение фосфо-

необходимые условия для сборки каналов из не-

скольких молекул амфотерицина В. Роль фосфо-

липидов и рН при одностороннем эффекте амфо-

терицина В в настоящее время не совсем ясна.

Изменение концентрации фосфолипидов и вели-

чины рН может влиять на физическое состояние

липидного бислоя и, тем самым, на простран-

ственную ориентацию и упаковку молекул анти-

биотика относительно плоскости мембраны.

На рис. 5 приведена зависимость проводимо-

сти мембран от концентрации амфотерицина В с

одной стороны мембраны. Эта зависимость сте-

пенная и при разных концентрациях холестерина

в мембране имеет одинаковый показатель степе-

ни n = 4 (при симметричной модификации мем-

бран антибиотиком этот показатель равен n = 8).

Асимметричные амфотерициновые каналы

блокируются тетраэтиламмонием только со сто-

роны антибиотика. Уменьшение интегральной

проводимости мембран наблюдается при кон-

Рис. 5. Зависимость проводимости мембран от кон-

центрации тетраэтиламмония 3 · 10^-3М. Эта кон-

центрации амфотерицина В с одной стороны мембра-

ны в растворе 2 М КСl, рН 3.0, t = 22°С. Состав вод-

центрация в 10 раз больше, чем та, которая необ-

ного раствора: 2 М КСl, рН 3.0, t = 22°С. Состав мем-

ходима для блокирования симметричных каналов

бранного раствора: 10 мг фосфолипидов и 4 мг

[15]. Исследование проводимости при действии

холестерина в 1 мл гептана.

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

508

ПАШАЗАДЕ, КАСУМОВ

мембран метамфоцином. Эти данные показыва-

ют, что в сборке полупоры участвуют четыре мо-

лекулы метамфоцина. Такая же степенная зави-

симость наблюдается и при симметричной моди-

фикации мембран метамфоцином. Гистограмма

распределения величины проводимости метам-

фоциновых полупор показывает, что с наиболь-

шей вероятностью появляются каналы с прово-

димостью 5 пСм. Избирательная проницаемость

мембран при одностороннем введении метамфо-

цина преимущественно анионная и не зависит от

концентрации холестерина в мембране. При со-

здании десятикратного градиента проникающего

иона (2 М → 0.2 М) разность потенциалов, возни-

кающая на мембране, составляет -46 ± 2 мВ, если

антибиотик находится в растворе 2М КСl и ток

течет со стороны антибиотика. При создании деся-

тикратного градиента проникающего иона с проти-

воположной (не содержащей антибиотика) сторо-

ны мембраны величина разности потенциалов

примерно вдвое меньше и составляет -24 ± 3 мВ.

Рис. 6. Дискретные изменения мембранного тока в

Проводящий канал, по-видимому, представляет

присутствии метамфоцина: (а) - метамфоцин с обеих

собой полупору. В пользу этого предположения

сторон мембраны при концентрации 2·10^-8 М, (б) -

говорят данные по изменению величины разно-

метамфоцин с одной стороны мембраны при

сти потенциалов при градиенте проникающего

концентрации 1·10^-7М. Мембраны формировали из

фосфолипидов мозга с холестерином в водном

иона, блокированию тетраэтиламмонием асим-

растворе

2 М КСl, рН 6.5, t

= 23°С. Весовое

метричных каналов только со стороны антибио-

соотношение фосфолипид : холестерин составляет

тика, а также несимметричные вольтамперные

20 : 1. Потенциал на мембране 200 мВ.

характеристики мембран при односторонней мо-

дификации амфотерицином В [16]. Данные по

одностороннему действию показывают, что анти-

липид : холестерин равно

2 : 1) проводимость

биотики, у которых полностью отсутствуют заря-

мембран не изменялась в течении 40 мин, в то

ды (при соответствующих рН) на аминных и

время как при двустороннем введении антибио-

карбоксильных группах молекул, не образуют ка-

тиков в существенно меньших концентрациях (в

налы. Односторонний эффект метамфоцина, по-

100-1000 раз) одиночные каналы наблюдались

видимому, связан с повышенной проницаемо-

спустя 5-10 мин. Метиловый эфир амфотерици-

стью через мембрану молекул этого соединения в

на В и N-ацетил-амфотерицин В при соответ-

силу того, что полное метилирование полярных

ствующих рН, когда нейтрализованы оба заряда,

групп делает молекулу более липофильным.

также не образуют одиночных каналов с одной

стороны мембраны даже при концентрации

1 · 10^-4 М. Исключение составляет метамфоцин.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Это единственное производное, которое вызыва-

ет дискретные изменения проводимости при вве-

Амфотерицин В и нистатин известны как ос-

дении его с одной стороны мембраны. На рис. 6

новные противогрибковые лекарственные сред-

приведены сравнительные записи одиночных ме-

ства [17, 18]. Несмотря на наличие большого ко-

тамфоциновых каналов при двухсторонней и од-

личества ПA и их производных, ни один из них по

эффективности своего действия не может срав-

носторонней модификации мембран. Проводи-

мость, селективность и характер поведения оди-

нится с амфотерицином В при лечении систем-

ночных каналов при одностороннем действии

ной грибковой инфекции. В последние годы уси-

метамфоцина на мембрану оставались такими же,

лия ученых направлены на получение новых мо-

дифицированных форм ПA и разработку

как и при двухстороннем введении этого анти-

способов их доставки в пораженные органы и

биотика.

ткани [19]. Интерес к противогрибковым препа-

Зависимость проводимости мембран от кон-

ратам увеличился еще больше из-за высокой рас-

центрации метамфоцина, как и от концентрации

пространенности ВИЧ-инфекции [20]. Имеются

амфотерицина В, при односторенней модифика-

данные о том, что около 90% ВИЧ-инфициро-

ции мембран с холестерином степенная с показа-

ванных поражены грибковой инфекцией из-за

телем степени n = 4. Этот показатель остается та-

резкого ослабления иммунной системы [21]. Кро-

ким же, как и при симметричной модификации

ме того, при трансплантации различных органов

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

СВОЙСТВА ИОННЫХ КАНАЛОВ

509

и костного мозга пациентам назначают иммуно-

и экспериментально осуществить трансмембран-

супрессивные препараты. Однако они создают

ный перенос ионов внутрь клетки.

условия для появления у ВИЧ-больных грибко-

вых инфекций [22]. Растущий интерес ученых к

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

ПА стимулировал необходимость еще более

углубленного изучения механизма их действия.

Работа выполнена при поддержке Фонда раз-

Использование антибиотиков с известной моле-

вития науки при Президенте Азербайджанской

кулярной структурой позволяет изучать механизм

Республики (грант № EIF-BGM-3-BRFTF-2+/

одностороннего действия ПА на молекулярном

2017-15/12).

уровне. Небольшие различия в гидрофильной це-

пи с измененным числом гидроксильных и кар-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

бонильных групп существенно влияют на прово-

димость и селективность канала [10]. Уведичение

Автор заявляет об отсутствии конфликта инте-

числа двойных связей в гидрофобной части моле-

ресов.

кул полиена приводит к более высокой биологи-

ческой активности антибиотиков [4]. Измерение

анион-катионной селективности каналов, обра-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

зованных полиенами, показала, что анионная се-

Настоящая статья не содержит описания ка-

лективность, а также проводимость каналов сни-

ких-либо исследований с использованием людей

жаются среди антибиотиков: амфотерицин В -

или животных в качестве объектов.

нистатин. Избирательная проницаемость липид-

ных мембран зависит от структуры гидрофильной

цепи полиеновой молекулы. Так, амфотерицин

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В, нистатин и микогептин эффективно увеличи-

Y. Nakagawa, Y. Umegawa, N. Matsushita, et al., Bio-

вают проводимость БЛМ для одновалентных

chemistry 55 (24), 3392 (2016).

анионов только при наличии их с обеих сторон

A. Neumann, M. Wieczor, J. Zielinska, et al., Lang-

мембраны [10]. В молекуле микогептина на одну

muir 32 (14), 3452 (2016)

карбонильную группу больше, чем в молекулах

J. M. Falcón-González, G. Jiménez-Domínguez,

амфотерицина В и нистатина. Через микогепти-

I. Ortega-Blake, et al., J. Chem. Theory and Computa-

новые каналы анионы и катионы проникают

tion 13 (7), 3388 (2017).

примерно одинаково. Проведенные исследова-

Х. М. Касумов, Структура и мембранная функция

ния показали, что модификация мембран амфо-

полиеновых макролидных антибиотиков (Наука, М.,

терицином В с одной стороны приводит к такой

2009).

же селективности, как и при двухстороннем вве-

S. S. Efimova, L. V. Schagina, and O. S. Ostroumova,

дении антибиотика. Проводимость одиночных

Acta Naturae 6 (4), 67 (2014).

полупор примерно такая же, как и проводимость

H. Kagohashi, O. Shirai, Sh. Kubota, et al., Electro-

канала, образующаяся при двухстороннем введе-

analysis 26 (3), 625 (2014).

нии антибиотика. Для выяснения молекулярной

D. M. Kamiński, Eur. Biophys. J. 43 (10-11), 453

природы селективности каналов требуется синтез

(2014).

новых молекул с измененной химической струк-

K. Boukari, S. Balme, J. M. Janot, et al., J. Membrane

турой. Биологический синтез и химическая

Biol. 249 (3), 261 (2016).

трансформация молекул ПА - вот реальный путь

T. Shahmoradi, M. Ashrafpour, and H. Sepehri, J.

получения новых производных ПА с новыми фи-

Babol University of Medical Sciences 18 (2), 26 (2016).

зико-химическими свойствами [23, 24]. Наиболь-

10.

A. A. Samedova, T. P. Tagi-zade, and Kh. M. Kasu-

ший интерес представляет модификация полие-

mov, Rus. J. Bioorg. Chem. 44 (3), 337 (2018).

новой молекулы по гидрофильной цепи, состав-

11.

T. S. Yang, K. L. Ou, P. W. Peng, et al., Biochim. Bio-

ляющая внутреннюю полость канала, и, как

phys. Acta - Biomembranes 1828 (8), 1794 (2013).

показывают исследования, только эта система в

12.

R. Brutyan and P. McPhee, J. Gen. Physiol. 107, 69

молекулах полиенов отвечает за величину прово-

(1996).

димости и избирательную проницаемость мем-

13.

S. Kintali, G. K. Varshney, and K. Das, Chem. Select.

бран для ионов.

3 (38), 10559 (2018).

14.

B. A. Вайнштейн, Г. Е. Гринберг, М. А. Михайлова

и др., в Сб. матер. симпоз. «Перспективы биооргани-

ВЫВОДЫ

ческой химии в создании новых лекарственных препа-

ратов» (Рига, 1982), с. 235.

Полученные данные показывают, что путем

15.

M. P. Borisova, L. N. Ermishkin, and A. Y. Silberstein,

встраивания в мембраны амфотерицина В и N-ме-

Biochim. Biophys. Acta 553, 450 (1979).

тилпроизводного амфотерицина В можно фор-

16.

М. П. Борисова, Л. Н. Ермишкин и А. Я. Зильбер-

мировать односторонние каналы проницаемости

штейн, Биофизика 26 (6), 1093 (1978).

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

510

ПАШАЗАДЕ, КАСУМОВ

17. M. Liu, M. Chen, and Z. Yang, Drug Delivery 24 (1),

21. A. Mamidi, J. A. DeSimone, and R. J. Pomerantz, J.

1 (2017).

Neurovirol. 8, 158 (2002).

18. E. Grela, M. Wieczór, R. Luchowski, et al., Mol. Phar-

22. K. A. Sepkowitz, Clin. Infect. Dis. 34, 1098 (2002).

maceut. 15 (9), 4202 (2018).

23. D. S. Palacios, L. Dailey, D. M. Siebert, et al., Proc.

19. J. He, Ch. Chipot, X. Shao, and W. Cai, J. Phys. Chem.

Natl. Acad. Sci. USA 108 (17), 6733 (2011).

117 (22), 11750 (2013).

20. S. De Marie, R. Janknegt, and I. A. J. Bakker-Wouden-

24. M. N. Preobrazhenskaya, E. N. Olsufyeva, S. E. Solo-

berg, J. Antimicrob. Chemother. 33, 907 (1994).

vieva, et al., J. Med. Chem. 52, 189 (2009).

Ion Channel Properties in Response to One-Sided Action of Amphotericin B

and Its N-Methyl Derivative in Bilayer Lipid Membranes

T.D. Pashazade and Kh.M. Kasumov

Institute of Botany, Azerbaijan National Academy of Sciences, Patamdartskoye shosse 40, Baku, AZ1004 Azerbaijan

It was found that the one-sided modification of lipid membranes with amphotericin B and its N-methyl de-

rivative (metamphocin) causes an increase in membrane conductance contributed by ion channels in discrete

steps. The conditions under which amphotericin B increased membrane conductance when it was added to

one side of the membrane were determined. The effect of one-sided action of amphotericin B was observed

with a pH value of 3.0 and when the phospholipid concentration was decreased by 2 fold in the membrane

forming solution. Channels displayed a wide range of single-channel conductance from 2 pS to 20 pS. The

formation of channels with single channel conductance of 10 pS is most probable. A histogram of the con-

ductance distribution of metamphocin channels shows that channels with conductance of 5 pS are most likely

to appear. Selective membrane permeability when metamphocin is added to one side of the membrane is pre-

dominantly anionic and independent of the concentration of cholesterol in the membrane. The mechanism

of one-side action of amphotericin B and metamphocin is based on the formation of half-pores, asymmetric

in their structure, by these antibiotics. It is suggested that selective permeability of amphotericin and metam-

phocin channels is determined by the molecular structure of the hydrophilic chain that lines a half-pore on

the inside.

Keywords: polyene antibiotics, amphotericin B, N-methyl derivative of amphotericin B, lipid membranes, conduc-

tance, membrane permeability, ion channel

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021