Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Биофизика

Диссертационная работа:

Штаркман Илья Николаевич. Антиоксидантные свойства аминокислот и образование долгоживущих радикалов белка под действием рентгеновского излучения : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.02 / Штаркман Илья Николаевич; [Место защиты: Ин-т теорет. и эксперим. биофизики РАН]. - Пущино, 2008. - 107 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-3/45

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ЧАСТЬ I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6

Глава 1. Активные формы кислорода, окислительный стресс и 6

антиоксидантная защита клетки

  1. Активные формы кислорода (АФК) 6

  2. Роль АФК в развитии окислительного стресса и его биомаркеры 10

  3. Антиоксидантная защита клетки 15 Глава 2. Роль белков и аминокислот в окислительно-восстановительном

балансе клетки

  1. Свободнорадикальное окисление белков 24

  2. Способность аминокислот к нейтрализации последствий

окислительного стресса 36

Глава 3. Долгоживущие белковые радикалы 40

ЧАСТЬ II. МЕТОДИЧЕСКАЯ 46

Глава 4. Материалы и методы исследования 46

  1. Материалы 46

  2. Методы 47

  1. Воздействие ионизирующего излучения и тепла 47

  2. Определение концентрации ДНК 48

  3. Очистка моноклональных антител из асцитной жидкости 48

  4. Иммуноферментный анализ (ИФА) 48

  5. Определение продукции перекиси водорода 49

  6. Определение продукции ОН-радикалов 50 4.2.7 Тест на выживание 50

  1. Микроядерный тест 50

  2. Измерение собственной хемилюминесцепции растворов аминокислот 51 и яичного альбумина

ЧАСТЬ III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ 52

Глава 5. Влияние аминокислот на образование АФК в водных

растворах in vitro при воздействии ионизирующего излучения и 52
тепла

5.1. Влияние аминокислот на образование АФК в водных растворах in

vitro при воздействии ионизирующего излучения 52

5.2. Влияние аминокислот на образование АФК в водных растворах in

vitro при тепловом воздействии 58

  1. Радиозащитные свойства аминокислот 65

  2. Влияние аминокислот на образование окислительных повреждений (8-оксогуанина) в ДНК под действием рентгеновского излучения 66

Глава 6. Образование долгоживущих радикалов белков и

аминокислот при воздействии рентгеновского излучения у

  1. Образование ДЖРБ в растворах яичного альбумина и метионина 70

  2. Генотоксическос действие ДЖРБ 74

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78

ВЫВОДЫ 84

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 85

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 105

Приложение 1 106

Приложение 2 107

Введение к работе:

Одним из наиболее значимых повреждающих факторов среды действующих на биологические макромолекулы, являются активные формы кислорода (АФК). Такие формы кислорода индуцируются разнообразными физическими, химическими и биологическими факторами: УФ и ионизирующим излучением, присутствием химических мутагенов и канцерогенов, а также естественным и, особенно, нарушенным аэробным клеточным метаболизмом. Недавно было показано, что тепловое воздействие приводит к образованию АФК в водных растворах [Брусков и др., 2002, 2003]. Высокая реакционная способность АФК при определенных условиях делает их чрезвычайно токсичными для биологических систем на всех уровнях организации - молекулярного, клеточного и организменного.

Повышение уровня АФК сверх предела, обусловленного антиоксидантной защитой, приводит биологические системы в состояние "окислительного стресса", которое сопровождается перекисным окислением липидов, мутагенными изменениями ДНК, модификациями белков и приводит к различным патологическим процессам [Зенков и др., 2001]. Повреждающее действие АФК сопровождает развитие многих заболеваний (в том числе нейродегенеративных, воспалительных, инфекционных, аутоиммунных и др.). АФК играют важную роль в процессах старения, мутагенеза, канцерогенеза и тератогенеза [Меньшикова и др., 1994; Cerutti, 1994; Beal, 1995; Beckman, Ames, 1998; Parman et al., 1999; Moskovitz et al., 2002]. С другой стороны, определенный физиологический уровень АФК играет важную регуляторную роль, участвуя в качестве специфических сигнальных молекул (вторичных мессенджеров) в регуляции метаболических процессов, экспрессии генов, работы иммунной, эндокринной и других физиологических систем [Дубинина, 2001; Voeikov, 2001; Гольдштейн, 2002; Droge, 2002].

Во всех живых организмах существуют системы антиокислительной защиты клеток от избыточного уровня АФК, представленные специализированными ферментами и низкомолекулярными антиоксидантами [Зенков и др., 2001]. Однако, антиоксидантные свойства широко распространенных биологических соединений в настоящее время изучены недостаточно. Наприме, лишь недавно установлено, что среди природных рибонуклеозидов гуанозин и инозин обладают ярко выраженными антиоксидантными и радиозащитными свойствами [Gudkov et al., 2006].

Одним из важнейших классов низкомолекулярных органических веществ в биологических системах являются L-аминокислоты. В настоящее время антиоксидантные свойства этих веществ и их роль в физико-химических процессах, сопутствующих

окислительному стрессу в биологических системах остается не совсем ясной. Литературные данные свидетельствуют о способности отдельных аминокислот к снижению повреждающих и патологических эффектов, обусловленных окислительным воздействием различной природы на разных уровнях организации. Например, показана способность L-цитруллина и L-аргинина к элиминации супероксид анион-радикала, что приводит к нормализации работы сердечной мышцы при воздействии окисляющих факторов [Lass et al., 2002; Hayashi et al., 2005]. Установлено, что пролин является эффективным перехватчиком синглетного кислорода и предотвращает клеточную гибель при окислительном стрессе [Chen, Dickman, 2005]. Для гистидина показана способность к перехвату пероксильных радикалов, предотвращению карбоксилирования белков и образования белковых сшивок [Деккер и др., 2000]. Показано, что ряд аминокислот предотвращают образование 8-оксогуанина в ДНК путем защиты гуанина от одноэлектронного окисления до гуанил-радикал-катиона [Milligan et al., 2003]. Эти эффекты предположительно обусловлены физико-химическими свойствами отдельных аминокислот, связанными с их способностью реагировать с АФК. В связи с этим представляется существенным детальное исследование антиоксиданти ых свойств аминокислот и их роли в физико-химических процессах, сопутствующих окислительному стрессу в биологических системах.

В настоящее время получены данные, свидетельствующие о том, что белки являются главной мишенью в клетках при воздействии наиболее реакционной формы АФК -гидроксильных радикалов, более чувствительной, чем ДНК и липиды [Du, Gebicki, 2004]. Методом ЭПР-спектроскопии установлено, что при воздействии ионизирующей радиации в растворах белков и в клетках образуются долгоживущие белковые радикалы с временами полужизни, достигающими 20 и более часов [Koyama et al., 1998]. Долгоживущие белковые радикалы (ДЖРБ) могут являться источниками образования АФК в окружающей водной среде, поддерживая условия длительного протекания окислительного стресса в биологических системах [Ostdal et al., 2002], и служат посредниками в переносе окислительных повреждений на другие клеточные компоненты, включая ДНК [Luxford et al., 1999].

Цель данной работы заключалась в исследовании антиоксидантных свойств свободных L-аминокислот при воздействии ионизирующего излучения и тепла, а также свойств долгоживущих аминокислотных радикалов в составе белков, индуцируемых ионизирующим излучением.

В соответствии с целью были поставлены основные задачи:

1 .исследование антиоксидантных свойств аминокислот в условиях близких к физиологическим для оценки их возможной роли в окислительно-восстановительных процессах в клетках,

2. определение способности отдельных аминокислот быть перехватчиками
гидроксильных радикалов, при воздействии рентгеновского излучения и тепла, для
выявления наиболее повреждаемых остатков аминокислот в белках,

3. исследование возможности защиты ДНК от окислительных повреждений
аминокислотами с наиболее выраженными антиоксидантными свойствами.

4. исследование образования и свойств долгоживущих белковых радикалов под
воздействием рентгеновского излучения in vitro в водных растворах и возможности
повреждения ДНК, индуцированные ДЖРБ.

Подобные работы
Гапеев Андрей Брониславович
Физико-химические механизмы действия электромагнитного излучения крайне высоких частот на клеточном и организменном уровнях
Шумилина Юлия Валентиновна
Иммуномодулирующее действие низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высоких частот в норме и при патологии
Рязанцев Сергей Вячеславович
Анализ структурно-функциональных изменений церулоплазмина человека в растворе и в составе крови при действии УФ- и лазерного излучений
Смирнова Виолетта Сергеевна
Образование 8-оксогуанина и продуктов его окисления в ДНК in vitro под действием тепла, ионов уранила и g-излучения
Ручьева Ольга Александровна
Исследование кристаллизации биологических молекулярных систем плазмы крови под действием специальной твердотельной подложки в качестве скрининга ионизирующего излучения
Кузнецов Артем Викторович
Модифицирование физико-химических и биологических свойств синтетических полимерных материалов вакуумным ультрафиолетовым излучением
Чугунов Антон Олегович
Новые подходы к молекулярному моделированию трансмембранных доменов рецепторов, действие которых опосредовано G-белками
Попыхова Эра Борисовна
Моделирование цитопротекторного действия 1-(2`-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола и его влияние на связанную воду мембран и белков
Кашапова Ирина Юрьевна
Митохондриальные белки-разобщители и действие супероксид-радикала на митохондрии почек и печени крыс
Журавель Даниил Валерьевич
Закономерности эксцизии транспозонов при действии излучений с разными физическими характеристиками

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net