Роль динитрозильных комплексов железа в защите биомолекул и клеточных структур от окислительного, нитрозативного и карбонильного стрессов

• Автор: Шумаев, Константин Борисович
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 332 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗН АЧЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Образование активных форм кислорода и азота в биологических системах.

1.1.1. Продукция супероксида НАДФН-оксидазой.

1.1.2. Продукция супероксида ферментативными комплексами митохондрий и цитохромом Р450.

1.1.3. Продукция супероксида ксантиноксидазой.

1.1.4. Образование оксида азота.

1.1.5. Образование активных форм кислорода и азота, являющихся производными супероксида и оксида азота.
1.1.6. Перекисное окисление липидов и образование алкоксильных и пероксильных радикалов липидов.

1.2. Действие активных форм кислорода и азота в

биологических системах.
1.2.1. Деструктивное воздействие активных форм кислорода на биомолекулы и клетки.
1.2.2. Прооксидантное и модифицирующее действие активных форм азота.
1.2.3. Регуляторная и сигнальная функция активных форм кислорода.
1.2.4. Основные регуляторные процессы, в которых участвует оксид азота Условия, влияющие на сигнальную функцию N0.
1.2.5. Роль митохондрий в реализации сигнальной функции N0 в клетке. Индукция апотоза под действием активных форм азота.
1.3. Основные антиоксиданты ингибирующие деструктивное
действие активных форм кислорода и азота в биологических системах.
1.3.1. Ферментативные антиоксидантные системы.
1.3.2. Низкомолекулярные гидрофильные антиоксиданты.
1.3.3. Низкомолекулярные липофильные антиоксиданты.

Другие соединения, имеющие антиоксидантные свойства. Антиоксидантные и цитопротекторные свойства оксида азота. Динитрозильные комплексы железа и другие соединении являющиеся донорами оксида азота. Б-нитрозотиолы.
Открытие динитрозильных комплексов железа и биологические объекты, в которых они обнаружены.
Химическое строение и механизмы образования дини трозильных комплексов железа с тиольными лигандами.
Роль динитрозильных комплексов железа в регуляции транскрипции. Вазадилататорное и гипотензивное действие динитрозильных. комплексов железа.
Влияние динитрозильных комплексов железа на апоптоз и некроз. Другие физиологические функции ДНКЖ.
Синтетические доноры оксида азота.
Карбонильный стресс и его взаимосвязь с окислительным и нитрозильным стрессом.
Модификация биомолекул активными карбонильными соединениями. Регуляторная функция активных карбонильных соединений, в норме и при патологии. Роль оксида азота.
Соединения защищающие от карбонильного стресса. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Синтез необходимых препаратов.
Синтез пероксинитрита, 8-нитрозотиолов и динитрозильных комплексов железа, содержащих различные лиганды.
Синтез 15-гидропероксида арахидоновой кислоты.
Получение оксоферрилмиоглобина.
Методы оценки процессов свободнорадикального окисления.
Анализ, основанный на обесцвечивании (3-каротина.
Определение ТБЬС-реактивных продуктов.
Определение содержания коэнзимов СС и От с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.
2.3. Получение изолированных митохондрий.
2.4. Продукции сунероксидного анион-радикала.
2.5. Опыты на изолированных фрагментах аорты крыс.
2.6. Агрегация тромбоцитов и опухолевых клеток.
2.6.1. Получение тромбоцитов.
2.6.2. Получение культуры опухолевых клеток.
2.6.3. Исследование агрегации тромбоцитов.
2.7. Перекисное окисление в модельных системах.
2.8. Работа с бактериальными культурами.
2.8.1. Выращивание культур E. coli и инициация в них
окислительного и нитрозативного стресса.
2.8.2. Подготовка бактериальных клеток для регистрации
динитрозильных комплексов железа.
2.9. Определение пероксидазной и каталазной активностей.
2.10. С п ектроскопия ЭПР.
2.11. Математическая обработка результатов.
2.12. Использованные реактивы.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДИНИТРОЗИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
ЖЕЛЕЗА С АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ КИСЛОРОДА И АЗОТА
3.1. Взаимодействие низкомолекулярных ДНКЖ с супероксидом,
пероксидом водорода и гидропероксидом трет-бутила.
3.2. Взаимодействие белковых ДНКЖ с супероксидом.
3.3. Взаимодействие Hb-ДНКЖ и БСА-ДНКЖ с пероксидом
водорода и гидропероксидом трет-бутила.
3.4. Взаимодействие глутатионовых и белковых ДНКЖ с
пероксинигритом.
ГЛАВА 4. АНТИОКСИДАНТНЫЕ И ПРООКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ОКСИДА АЗОТА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Гсмопрогеиды и свободный гем играют чрезвычайно важную роль в процессах биологического перекиспого окисления. Так. высвобождающийся из гемоглобина тмин вызывает ПОЛ в липопрогеидач низкой плотности, причём окисленные ЛНП проявляют ЦИТОТОКСИЧНОСIЬ В 01 ношении клеток эндотелия fCamejo et al., 1998; Jeney et al., 2002J. В реакциях между различными гемопротеидами (миоглобин, гемоглобин, цитохром с) и органическими гидропероксидами возникают алкилпероксильные, зпокспалильные и алкоксильные радикалы (рис. 6), являющиеся интермедиатами свободнорадикального окисления липидов [Hogg et al., 1994: Barr, Mason, 1995; Reeder et al., 2004; Svistunenko, 2005]. С другой стороны, при взаимодействии Н202 или органических гидропсроксидов с гемопротеидами образуется оксоферрилгсм (порфирин-Fe =0), также способный вызывать окислительную моднфикацшо различных биологических молекул и в том числе инициировать ПОЛ [Grisham, 1985; Kanner, et al.. 1987; Puppo et al., 1991: Dee et al., 1991; Reeder et al., 2004; Svistunenko, 2005J. Интересно, что растительный гемопротеид - легоглобин может быть важным фактором развития стресса в клубеньках бобовых растений |Puppo et al., 1991; Топунов. Петрова. 19971.
Подобные реакции могуг иметь особое значение для митохондрий. Каган с соавторами установили, чю цитохром с в сочетании Н202 специфически окисляет основной липид митохондриальных мембран - кардполипин, в результате чего запускаются процессы, ведущие к апоптозу [Kagan et al., 2005].
В физиологических условиях существенный вклад в инициацию ПОЛ вносят высокоокисленные состояния железа не только в гемовой группе, но и в виде феррил- и перферрил-комплексов свободных ионов железа [Kanner, et al.,1987; Venkataraman et al., 2004]. Эти активные формы железа возникают в процессах альтернативных реакциям (Рентона и Хабера-Вайса:
Fe-1 + Н202 » Fe2+-0+ Н20 {Fe2l-0 - феррил-ион железа, формальная
валентность Fe(IV)}: