Особенности функционирования дыхательной цепи Bacillus subtilis

• Автор: Ацаркина, Наталья Вадимовна
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Введение

I. Обзор литературы

1. Bacillus subtilis

1.1 Общая характеристика

1.2 Дыхательная цепь

2. Сукцинат:хинон- и хинол:фумарат-оксидоредуктазы

2.1 Классификация

2.2 Двугемовые сукцинат:Мф)- и М(ДІ2:фумарат-оксидоредуктазьі

II. Материалы и методы

1. Препаративные методы
2. Аналитические методы
3. Математическая и компьютерная обработка
III. Результаты и их обсуждение
Глава 1. Спектральные характеристики двугемовых сукцинат:менахинон-
оксидоредуктаз
1.1 Спектры оптического поглощения
1.2 Окислительно-восстановительное титрование цитохрома b в ферменте из Chloroflexus aurantiacus
1.3 Спектры кругового дихроизма
1.4 Исследование сигнала КД флавина
1.5 Заключение Главы
Глава 2. Торможение менахинол-зависимого переноса электронов в мембране
Bacillus subtilis при деэнергизации
2.1 Энергозависимое дыхание клеток
2.2 Энергозависимое восстановление клетками ДХФИФ и ТМФД1"
2.3 Торможение переноса электронов дыхательной цепью
при разрушении клеток
2.4 Место ингибирования дыхательной цепи В. subtilis при деэнергизации
2.5 Предполагаемый механизм активации мембранным потенциалом превращения MQ -> MQTh
2.6 Распространенность дыхательных цепей, активируемых ДцН+
2.7 Заключение Главы

Глава 3. Работа дыхательной цепи Bacillus subtilis в мембранных препаратах
3.1 Характеристика мембранных препаратов В. subtilis
3.2 Стимуляция SQR в мембранных препаратах В. subtilis при энергизации.ЛОЗ
3.3 Глицерин-З'-фосфат-дегидрогеназа В. subtilis в мембранных препаратах.
3.4 Несопряженная НАДН-дегидрогеназа
в мембранных препаратах В. subtilis
3.5 Заключение Главы
Глава 4. Два режима функционирования SQR из Bacillus subtilis
4.1 Дыхательная цепь SQR —> MQ —» цитохром bd
4.2 Менахинол:фумаратредуктазная активность SQR
4.3 Заключение Главы
Заключение
Выводы
Список литературы
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АТФ - аденозин-З'-фосфат
БСА - бычий сывороточный альбумин
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
ДХФИФ — 2, 6-дихлорфенолиндофенол
ДЦКД — И,И'-дициклогексилкарбодиимид
КД - круговой дихроизм
НАДН — никотинамидадениндипуклеотид
НАДФН - никотинамидадениндинуклеотидфосфат
РНК — рибонуклеиновая кислота
ТМФД - И,Н,Н',И'-тетраметил-н-фенилендиамин
ФАД - флавинадениндинукдеот ид
ФМН - флавинмононукдеотид
ФМС - фсназинметасульфат
ХКФ — лт-карбонилцианидхлорфенилгидразон
ЭДТА - этилендиаминтеграацетат
ДрН+ - разность электрохимических потенциалов протона на мембране Д|тКа+ - разность электрохимических потенциалов ионов натрия на мембране Ар] I — разность концентраций протона на мембране ДрИа+ - разность концентраций ионов натрия на мембране Др - разность электрических потенциалов на мембране А - ангст рем
С50%- концентрация субстрата, соответствующая половине от максимальной активности
С' - число сочетаний из п по г
ОРОН - гицерин -З'-фосфат-дегидрогеназа
Км - константа Михаэлиса
Мг — молекулярная масса
MQ - мснахинон; Мф'~ - анион семименахинона; МОН5 - менахинол КВТ -тетразолий ншросиний N01-1 - НАДН-дсгидрогеназа
ОЩоо - оптическая плотность клеточной суспензии при 600 нм
0 - молекула хинона любого типа; 0Н2 - молекула хинола любого типа
ОБЯ - хинол:фумара1-оксидоредуктаза
БОЯ — сукцинат:хинон-оксидоредуктаза
110 - убихинон; иОН2 - убихинол
V,„ax - скорое 1Ь реакции при насыщающих концентрациях субстрата

Desiilfobacteriiim autoirophicum [163], SQR/QFR Desulfotalea psichrophila [163], SQR/QFR Geobacter sulfurreducens [138, 163]; SQR/QFR G. metallireducens [138];
Коринебактсрии: SQR Corynebaclerium glutamicum [150];
Фототрофы: SQR/QFR Chloroflexus aurantiacus [139].
є-Протеобактерии: QFR IV. succinogenes [167], QFR C. Jejuni [136], QFR Helicobacter pylori [136].
2.2.2 Характерные особенности
Fie все ферменты из списка можно с уверенностью отнести к SQR или QFR. У не строго аэробных и микроаэрофильных организмов один и тот же белок может, по-видимому, переключаться с роли SQR на QFR и обратно в зависимости от условий. С наибольшими основаниями такую способность предполагают у SQR/QFR из Desulfovibrio [137], Geobacter [138] и Chloroßexus [139], однако весьма возможно, что бифункциональные ферменты распространены в пределах типа В гораздо шире [163]. По-видимому, SQR и QFR из других структурных групп никогда не используются для катализа обратной реакции — вместо этого клетка, в случае необходимости, синтезирует новый вариант фермента [81, 135].
Давно замечено, что, с одной стороны, все двугемовые SQR и QFR работают с менахиноном (типы А и В, см. выше) и, с другой стороны, все менахинол-зависимые SQR содержат два гема [42, 71, 78, 79, 82, 168]. Данная закономерность может быть связана с бифункциональностыо SQR/QFR В-типа. Как предполагают Хорсфилд и сотр. [132], использование фермента, настроенного на функцию QFR, для осуществления обратной реакции в аэробных условиях опасно тем, что не полностью окисленный флавин может стать источником образования кислородных радикалов. В такой ситуации, как утверждают авторы, расположенные в мембране гемовые группы (в особенности гем Ьр) выполняют «громоотводную» функцию, оттягивая на себя часть электронной плотности.
Обязательное наличие двух трансмембранно расположенных гемов в менахинон-зависимых SQR может объясняться и другими причинами [41, 42, 79, 82, 163, 168, 169]. Потенциал полувосстановления пары сукцинат/фумарат составляет примерно +30 мВ, а мембранного менахинона — около -100 мВ [45, 80]. Несмотря на то, что в целом окисление сукцината кислородом выгодно, наличие термодинамического барьера на первой же стадии процесса должно, как представляется, существенно снижать скорость дыхания на сукцинате.
У ряда мембранных ферментов (комплекс Ьс [87], бактериальные гидрогеназа, формиат-дегидрогеназа [170], нитрат-редуктаза [171] и др.) характерным элементом