Российская академия наук

Вид материала

Тезисы

Содержание Некоторые характерные черты влияния Бураков А.Е. Свободнорадикальная фрагментация в полярной части липидов: новый путь деструкции и образования биологически активных соединений Банк данных содержания антиоксидантов в Антиоксидантные свойства фенольных соединений Получение гибридного фермента - антиоксиданта на основе марганцевой супероксиддисмутазы и пероксиредоксина 6 Взаимосвязь структуры изоборнилфенолов с их мембранопротекторными свойствами Изучены следующие препараты

Подобный материал:

• Основание Петербургской академии наук, 49.85kb.
• Спонсоры конференции: Фармацевтическая фирма «Санофи-Авентис», 74.5kb.
• Ш. Н. Хазиев (Институт государства и права ран) Российская академия наук и судебная, 297.05kb.
• Научный журнал «Вопросы филологии» Оргкомитет: Сопредседатели, 53.54kb.
• Научный журнал "Вопросы филологии" Оргкомитет: Сопредседатели, 47.73kb.
• Котов Сергей Викторович доктор медицинских наук, профессор Савин Алексей Алексеевич, 547.92kb.
• Н. д кондратьева Международный фонд Н. д кондратьева и Российская академия естественных, 13.13kb.
• Российская академия наук отделение общественных наук ран, 74.85kb.
• Высочество Князь Монако Альберт II и другие. Сдоклад, 38.69kb.
• Ипээ ран www sevin ru, 22.27kb.

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ ВЛИЯНИЯ

АНТИОКСИДАНТА ПАРА-АМИНОБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ


Эйгес Н.С., Волченко Г.А., Вайсфельд Л.И., Волченко С.Г.,

Бураков А.Е.


Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

119334, г. Москва, ул. Косыгина,4, liv11@yandex.ru


Впервые к пара-аминобензойной кислоте (ПАБК), как к модификатору, интерес проявил крупный ученый-генетик лауреат Ленинской премии, герой Социалистического труда И.А. Рапопорт. Он наблюдал наиболее широкий спектр изменчивости по сравнению с другими модификаторами. Многие изменения имитировали мутации. И.А. Рапопортом с сотрудниками была установлена фенотипическая активация ряда жизненно-важных ферментов. ПАБК активирует ферменты, вступая с ними в комплексы без валентных связей. Активация ДНК-полимеразы приводит к репарации поврежденных хромосом, воссоединению их разорванных концов. ПАБК активирует работу генов, которая определялась по наличию пуфов, соответствующих определенным локусам хромосом. По причине репарации поврежденных хромосом и активации работы генов ПАБК определяется как генетически значимое вещество ненаследственного действия. В связи со снятием повреждений генетического аппарата клетки ПАБК является антимутагеном. Антиоксидантные свойства ПАБК были обнаружены О.Г. Строевой с группой авторов. ПАБК является витамином группы H, нетоксична, что подтверждается использованием ее в медицине. ПАБК обладает широким положительным действием на разные таксономические единицы: на растения, в том числе сельскохозяйственные и декоративные, животные, по-видимому, благодаря активации широкого круга ферментов. При действии на сельскохозяйственные растения в наших исследованиях было показано положительное влияние ПАБК на признаки, определяющие элементы структуры урожая. В модельных экспериментах на озимой пшенице под действием ПАБК увеличивается число зерен в колосе, масса зерна с колоса, масса 1000 зерен, увеличиваются всхожесть, перезимовка, выживаемость. Особо сильное влияние ПАБК оказывает на продуктивную кустистость и регенерационную способность. По продуктивной кустистости этот показатель возрастает на 50-100% и является основной причиной повышения урожайности. То же относится и к другим зерновым культурам, что подтверждается в производственных опытах. ПАБК действует гармонично на все признаки, определяющие элементы структуры урожая, не вызывая израстания, что отличает ее действие от действия ростовых веществ. Повышается выравненность посева. Последнее связано с влиянием ПАБК на морфологию растения: побеги более поздних порядков по длине подтягиваются к главному. При этом меняется фенология растения, что выражается в том, что колосья на побегах более поздних порядков менее отстают по срокам созревания от главного колоса, часто созревание наступает одновременно. В результате зерно становится более выполненным и выровненным, увеличивается крупность зерна в колосьях более поздних порядков. Повышается масса 1000 зерен в общем посеве. Всё, что было сказано о влиянии ПАБК на признаки, определяющие элементы структуры урожая, на морфологию и фенологию растений, приводит, с одной стороны, к повышению продуктивности и урожайности, с другой, - к повышению кондиционных свойств семян. Последнее, по нашим рекомендациям, неоднократно использовалось в семеноводстве разными хозяйствами Московской области и других областей в годы, когда были неблагоприятные условия для созревания зерна и снижались кондиционные свойства семян, например, всхожесть семян снижалась до 70-80%. Предпосевная обработка семян ПАБК повышала всхожесть на 15-20%.


Свободнорадикальная фрагментация в полярной части липидов: новый путь деструкции и образования биологически активных соединений


Юркова И.Л., Шадыро О.И., Кисель М.А.¹


Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белгосуниверситета, г. Минск, 220030, Беларусь ул. Ленинградская, 14, тел. +375(17)3286142, yurkovail@tut.by

¹Институт биоорганической химии НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь,ул. Купревича, 5/2, 220141 г.Минск, Беларусь


Липиды являются важнейшими структурными компонентами биомембран и биоэффекторами, регулирующими внутриклеточные реакции и межклеточное взаимодействие. Один из путей модификации липидов – их свободнорадикальные превращения, индуцированные активными формами кислорода (АФК), которые образуются в клетке в результате биохимических процессов или воздействия внешних физико-химических факторов. Известно, что процессы, опосредованные АФК, лежат в основе патогенеза многочисленных заболеваний, в том числе злокачественных новообразований и старения организма. Липиды клеточных мембран по своей структуре являются амфифильными соединениями и при действии АФК на биомембрану свободнорадикальные процессы могут реализовываться как в их липофильной, так и в гидрофильной частях. Наиболее исследованным свободнорадикальным процессом является перекисное окисление липидов (ПОЛ), которое реализуется в гидрофобном слое мембраны. В результате ПОЛ происходит модификация гидрофобного фрагмента, но при этом не изменяется гидрофильная часть, которая в клетке обращена в водную фазу, где и образуются активные АФК. При разработке способов управления АФК-опосредованных процессов в клетках основное внимание также сосредоточено на коррекции ПОЛ, возможность развития процессов деструкции в полярной части биомебраны не учитывается.

Впервые установлено, что липиды, содержащие ОН-группу в полярной части, подвергаются свободнорадикальной фрагментации. В результате фрагментации происходит деструкция липида с разрывом (фосфо-) эфирной, гликозидной или амидной связи и образование новых соединений (фосфатидная кислота, диацилглицерин, церамид или амид жирной кислоты), служащих в биосистемах вторичными мессенджерами. Ключевая стадия процесса – распад -гидроксилсодержащих углеродцентрированных радикалов с разрывом двух -связей. Свободнорадикальная фрагментация – один из основных процессов, реализующихся при действии ионизирующего излучения на липиды. Показано, что свободнорадикальные реакции протекают не только в гидрофобном (перекисное окисление), но и гидрофильном (свободнорадикальная фрагментация) слое мембраны. Производные хинонов эффективно ингибируют фрагментацию липидов, а их восстановленные формы – перекисное окисление липидов. Свободнорадикальная фрагментация липидов способствует ускорению ПОЛ. В деаэрированных системах фрагментация является преобладающим процессом. Фрагментация липидов реализуется in vitro и in vivo в условиях металл- опосредованного генерирования активных частиц.


Банк данных содержания антиоксидантов в

пищевых продуктах, БАДах и лекарственных

препаратах


Яшин Я.И., Яшин А.Я., Черноусова Н.И., Федина П.А.


НПО «Химавтоматика», г. Москва, yashinchrom@mail.ru


Предшественником многих болезней является окислительный стресс. Причиной окислительного стресса становятся разные негативные воздействия: облучение (УФ и радиационное), загрязнители окружающей среды и пищевых продуктов, стрессы, некоторые болезни, потребление некоторых лекарств и наркотиков, лечебные процедуры, курение, алкоголизм и прочие.

Однако предотвратить развитие окислительного стресса может своевременная антиоксидантная терапия.

В связи с этим на первый план выступает проблема количественного определения во всех ежедневно употребляемых пищевых продуктах и напитках антиоксидантов, и формирование соответствующего банка данных. Эта работа по специальному конкурсу проведена в ОАО НПО «Химавтоматика» в течение 2008-2010 г.г. Было исследовано более тысячи пищевых продуктов, напитков и БАДов, большинство определений выполнено впервые. Объектами исследований стали овощи, фрукты, ягоды, соки, орехи, корнеплоды, специи, зерна, семена, растительные масла, рыбные и мясные продукты, мед, чай, кофе, какао, коньяк, вино, пиво и многие другие.

Полученная информация, сформированная в виде банка данных, должна стать достоянием населения г. Москвы и РФ, в первую очередь, врачей, биохимиков, диетологов, специалистов оздоровительных центров и др.

Банк данных предназначен и должен использоваться:

- широкими слоями населения (располагая данными о количественном содержании антиоксидантов в различных продуктах, каждый человек имеет возможность составлять свою диету таким образом, чтобы максимально эффективно поддерживать свое здоровье);

- производителями пищевой продукции (для стимуляции создания новых продуктов высокого качества на научной основе);

- врачами (позволит обоснованно применять терапию разным больным, онкологическим пациентам до и после операции, после и во время химиотерапии и облучения);

- людям, работающим в тяжелых и вредных условиях, подвергающихся частым стрессам, перегрузкам и т.д.;

- спортсменами перед и после ответственных соревнований.

Таким образом, создание банка данных имеет большое социальное значение.

Практическое использование информации об антиоксидантной активности пищевых продуктов, напитков позволит не только обоснованно осуществлять «лечение» окислительного стресса, но и проводить его профилактику. Это обеспечит с одной стороны снижение заболеваемости жителей г. Москвы наиболее опасными болезнями, с другой – предупредит преждевременное старение, позволив увеличить продолжительность жизни в целом и продолжительность трудоспособного периода в частности. В экономическом аспекте – это прежде всего сокращение затрат на лечение.

В докладе будут приведены данные о содержании антиоксидантов в наиболее распространенных пищевых продуктах, полученные согласно аттестованным методикам.


АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ


Шалашвили А.Г., Таргамадзе Т.А., Замбахидзе Н.Е.,

Митаишвили Т.И., Симонишвили Ш.А., Гогава М.А.,

Чрикишвили Д.Я., Папашвили Б.Л.


Институт биохимии и биотехнологии им. С.В. Дурмишидзе, Грузия, 0159, г. Тбилиси, Аллея Давида Агмашенебели, 10-ый км,

тел. 895 47 40 56, armazsh@yahoo.com


Антиоксиданты представляют собой вещества различной химической природы, обладающие лечебными свойствами и способностью значительно снижать степень поражения тканей и клеток. К антиоксидантам относятся широко распространенные в растительном мире фенольные соединения. Количество, обнаруженных в растениях, фенольных соединений на сегодняшний день превысило 8000.

Целью настоящей работы являлось изучение антиоксидантных свойств стандартных фенольных соединений: простейших фенолов, оксибензойных и оксикоричных кислот, кумаринов, флавоноидов, а также препарата биофлавоноидов, полученного из семян винограда.

Антирадикальная еффективность (АЕ) фенольных соединений определялась с помощью стабильного радикала 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила (DPPH^*), а антиоксидантная активность – по способности ингибировать аутоокисление линолевой кислоты в гидрофильной и липофильной системах. Из изученных фенольных соединений наиболее высокой антирадикальной еффективностью обладают катехины, АЕ которых в 10 раз больше антирадикальной еффективности стандартного антиоксиданта α-токоферола (АЕ 0,32). Антирадикальная еффективность других изученных фенольных соединений представлена в следующем порядке: пирогаллол (АЕ 1,47), протокатеховая кислота (АЕ 1,51), галловая кислота (АЕ 1,88), пирогаллолкарбоновая кислота (АЕ 1,92), кофейная кислота (АЕ 1,58), эскулетин (АЕ 2,17). Антирадикальная еффективность флавоноидов снижается в следующей последовательности: мирицетин > мирицитрин > кверцетин > физетин > дигидрокверцетин > цианидин. Таким образом, фенольные соединения обладают способностью связывать свободные радикалы и активность по отношению к радикалу DPPH^* обусловлена химической структурой их молекулы.

При изучении антиоксидантной активности флавоноидов (незамещенный флавон, апигенин, физетин, кверцетин, морин, дигидрокверцетин) показано, что их активность обусловлена двойной связью ( C2-3 ) кольца С, наличием гидроксила в положении С3, С3’,4’ и С5,7.

Среди изученных флавоноидов, наиболее высокой антиоксидантой активностью обладает кверцетин. Следует отметить, что антиоксидантная активность препарата биофлавоноидов, полученного из семян винограда (в основном содержащего катехины и проантоцианидины), по величине антиоксидантой активности, почти равна таковой активности кверцетина.


ПОЛУЧЕНИЕ ГИБРИДНОГО ФЕРМЕНТА - АНТИОКСИДАНТА НА ОСНОВЕ МАРГАНЦЕВОЙ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ И ПЕРОКСИРЕДОКСИНА 6


Шарапов М.Г., Равин В.К.


Института биофизики клетки РАН, Московская обл., г.Пущино, ул.Институтская 3. sharapov-mars@rambler.ru


В настоящее время хорошо известно, что активные формы кислорода (АФК) являются причиной развития многих заболеваний человека, таких как: атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, нейродегенеративные и аутоиммунных заболевания, различные формы рака, катаракта, тромбозы и др. В связи с этим, создание лекарственных препаратов антиоксидантного действия является актуальной задачей и предметом многочисленных исследований. Значительный интерес исследователей вызывает создание таких лекарственных препаратов на основе ферментов-антиоксидантов, при этом, использование нескольких ферментов – антиоксидантов, по-видимому, является наиболее перспективным направлением. Так, в экспериментах на крысах была продемонстрирована более высокая антитромбозная активность двух антиоксидантных белков (каталазы и медно/цинковой супероксиддисмутазы человека), сшитых между собой химическим способом, по сравнению с использованием этих же ферментов по отдельности [Maksimenko A.V., 2005]. Преимущество использования двух сшитых антиоксидантных белков, по-видимому, связано с более эффективной нейтрализацией АФК в очагах патологий, вызванных окислительным стрессом. Необходимо отметить, что химическая сшивка ферментов неспецифична и поэтому негативно влияет на их активность, решением этой проблемы является создание «сшитых» ферментов методами генной инженерии, которое является целенаправленным и специфичным (ферменты объединены в одну полипептидную цепь). Нами была получена генно-инженерная конструкция, кодирующая гибридный белок, состоящий из пероксиредоксина 6 человека (Prx6 является селен-независимой пероксидазой и способен восстанавливать широкий спектр пероксидов как органической, так и неорганической природы) и марганцевой супероксиддисмутазы E.coli (Mn-SOD осуществляет дисмутацию супероксид аниона в кислород и пероксид водорода). В такой гибридной молекуле продукты активности Mn-SOD будут «подхвачены» Prx6 и нейтрализованы до безопасных соединений. Оказалось, что порядок расположения этих ферментов в единой полипептидной цепи влияет на сворачивание гибридной молекулы. Так, если расположить ферменты в порядке Mn-SODPrx6, то гибридный белок синтезирует в клетках E.coli в водонерастворимой форме, образуя агрегаты - тельца включений; при обратном расположении Prx6Mn-SOD, гибридный белок является полностью водо-растворимым, что позволило провести его очистку с помощью аффинной хроматографии в нативных условиях. Мы определили обе активности гибридного белка Prx6Mn-SOD и показали, что «сшивка» в такой последовательности практически не влияет на активность ферментов. Супероксиддисмутазная активность Prx6Mn-SOD составила ~16 ед. на мг белка, что близко к ожидаемой величине ~17 ед. на мг белка для Mn-SOD E.coli [Roberts B., Hirst R., 1996]. Пероксидазная активность Prx6 Mn-SOD по отношению к H₂O₂ составила ~190 нмоль/мин на мг белка, что соответствует активности Prx6 человека ~200 нмоль/мин на мг белка [Шарапов М.Г., Новоселов В.И., Равин В.К., 2009]. Таким образом, есть основания полагать, что дальнейшие исследования в этом направлении позволят разработать новый эффективный антиоксидантный препарат, который сможет найти применение при лечении патологий, вызванных окислительным стрессом.

Работа выполнена при поддержке гранта «Молекулярная и Клеточная Биология».


характеристика комплексов таксифолина с

металлами переменной валентности.


Шаталин Ю.В., Шубина В.С.


Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г. Пущино (ул. Институтская, д. 3, 8(4967)739357, it@rambler.ru);

Пущинский государственный университет, г.Пущино пр. Науки, д. 3


Одним из механизмов антиоксидантного действия полифенолов является их способность связывать ионы металлов с образованием комплексов. Известно, что металлы с переменной валентностью часто вовлечены в генерацию свободных радикалов, в частности, посредством разложения пероксида водорода и гидропероксидов липидов (LOOH) с образованием гидроксильного или алкоксильного радикалов соответственно. Флавоноид, хелатируя металл, может изолировать эти ионы и, таким образом, предотвращатть формирование свободных радикалов. Таксифолин является одним из природных флавононов, не обладающих копланароной структурой и проявляющим высокий антиоксидантный потенциал. Целью данного исследования было определение роли комплексообразования таксифолина с металлами переменной валентности в процессах перекисного окисления липидов и изучение способности данного флавоноида ингибировать перекисное окисление лецитина в присутствии ионов металлов.

На модели окисления лецитина нами было показано, что таксифолин проявляет прооксидантный эффект в щелочной области pH, тогда как при нейтральных и кислых значениях pH данный флавоноид является эффективным антиоксидантом. В присутствии ионов железа (II), катализирующих реакцию Фентона, таксифолин образует комплекс с металлом, который проявляет антиоксидантную активность в области высоких значений pH. На основании полученных нами данных были установлены константы кислотности гидроксильных групп данного полифенола, которые были соотнесены с их местоположением в структуре таксифолина. Знание о спектральных изменениях в различных областях pH позволили определить структурные особенности комплексов, образующихся в растворе флавоноида в присутствии металлов переменной валентности. Установлено, что в растворе таксифолина (ТФ) с металлами переменной валентности при pH 7 образуются различные по своей структуре комплексы (ТФ∙Fe²⁺ и ТФ∙(Fe²⁺)_2, ТФ∙Fe³⁺ и ТФ₂∙Cu²⁺). Обнаружены изменения в спектрах поглощения комплекса ТФ - железо (II) при изменении pH среды и предложен механизм про- и антиоксидантного действия таксифолина в присутствии металлов переменной валентности, объясняющий результаты по окислению лецитина в присутствии комплексов ТФ-Fe(II). Предложенный механизм хорошо описывает процессы, протекающие в растворе флавоноида в присутствии металлов переменной валентности, но требует дальнейшего изучения кинетики данных процессов и оценки роли растворенного кислорода, участвующего в окислении металлов и способствующего дальнейшему процессу полимеризации полифенола.

Работа поддержана грантом Рособразования в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы" № 2.1.1/6872.


ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРЫ ИЗОБОРНИЛФЕНОЛОВ С ИХ МЕМБРАНОПРОТЕКТОРНЫМИ СВОЙСТВАМИ


Шевченко О.Г.¹, Шишкина Л.Н.², Чукичева И.Ю.³, Кучин А.В.<sup>3

1</sup> Учреждение российской академии наук Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия, shevchenko@ib.komisc.ru

² Институт биохимической физики РАН им. Н.М. Эмануэля, Москва, Россия, shishkina@sky.chph.ras.ru

³ Учреждение российской академии наук Институт химии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия chukicheva-iy@chemi.komisc.ru, kutchin-av@chemi.komisc.ru


Соединения ряда замещенных фенолов, содержащие в качестве алкильных заместителей изоборнильную группировку, обладают широким спектром биологической активности и могут быть использованы для получения препаратов многопрофильного действия. Наличие высокой антирадикальной и антиоксидантной активности, выявленное для ряда изоборнилфенолов в модельных системах, позволяет предположить их способность участвовать в регуляции клеточного метаболизма.

Цель работы – исследование мембранопротекторных свойств изоборнилфенолов различной структуры на модели индуцированного пероксидом водорода гемолиза эритроцитов.

Изучены следующие препараты: 2-(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1] гепт-экзо-2-ил)оксифенол (ТФ-1); 4-метил-2-(1,7,7-триметилбицикло [2,2,1] гепт-экзо-2-ил)фенол (ТФ-5); 2-(1,7,7–триметилбицикло--[2,2,1]гепт-экзо-2-ил)фенол (ТФ-6); 4-метил-2,6-ди-(1,7,7-триметилбицикло[2,2,1]гепт-экзо-2-ил)фенол (ТФ-7); 6-метил-2-(1,7,7–триметилбицикло-[2,2,1]гепт-экзо-2-ил)фенол (ТФ-8). В качестве эталона сравнения использовали 4-метил-2,6-дитретбутилфенол (ионол). Вещества в суспензию эритроцитов крови лабораторных мышей вносили в виде раствора в этаноле. Гемолиз эритроцитов инициировали Н₂О₂. Степень гемолиза определяли спектрофотометрически по выходу гемоглобина во внеклеточную среду. Из кинетических кривых гемолиза рассчитывали максимальную скорость гемолиза, % ингибирования его препаратами и период индукции. Цитотоксичность препаратов оценивали по их способности индуцировать гемолиз эритроцитов в отсутствие пероксида водорода. После завершения инкубации эритроцитов с различными изоборнилфенолами исследовали содержание в гемолизатах продуктов окисления, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК-АП) и соотношение в них различных форм гемоглобина (oxyHb, metHb и ferrylHb).

Показано, что мембранопротекторная активность изученных соединений существенно зависит от их химической структуры и кинетических характеристик. Наиболее выраженные мембранопротекторные свойства в широком диапазоне концентраций (1-100мкМ) были выявлены у ТФ-7. Изоборнилфенолы ТФ-5 и ТФ-6 в высоких концентрациях обладали цитотоксическим эффектом, тогда как в концентрациях менее 50 мкМ ингибировали гемолиз. Показано, что мембранопротекторная активность изоборнилфенолов связана как с ингибированием ПОЛ, так и с торможением индуцированного Н₂О₂ окисления oxyHb до metHb.

Модель индуцированного гемолиза эритроцитов может быть успешно использована для оценки токсичности и биологической эффективности вновь синтезируемых антиоксидантов с целью отбора для дальнейших исследований наиболее перспективных соединений.