Реакции гидрофильных аналогов коэнзима Q в дыхательной цепи митохондрий

• Автор: Мотовилов, Константин Александрович
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

2. ВВЕДЕНИЕ

3. ОБЗОР ЛИТЕРТУРЫ.

3.1 ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О СТРУКТУРЕ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ХИНОНОВ

3.1.1. Хиноны как а,3ненасыщенные кетоиы

3.1.2. Хиноны как диснофилы.

3.1.3. Окислительновосстановительные потенциалы некоторых хинонов и их производных и их зависимость от .

3.2. ХИНОНЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ В ПРИРОДЕ

3.2.1. Разнообразие хиноидных структур живых организмах.

3.2.2. Синтез хиноидных структур в живых организмах.

3.3 СТРУКТУРА КОМПЛЕКСОВ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ И НЕКТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
3.3Л. Первый дыхательный комплекс.
3.3.2. Второй дыхательный комплекс
3.3.3. Третий дыхательный комплекс
3.4. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ О СОПРЯЖЕНИИ ПРОЦЕССОВ ДЫХАНИЯ И ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ
3.4.1 Основные этапы развития теории сопряжения процессов дыхания и фосфорилирования в митохондриях
3.4.2 Высокий кинетический барьер в реакции отрыва протона от поверхности мембраны.
3.5 ДТДИАФОРЛЗА ДТД
3.6. Иеспецифическое ПОДАВЛЕНИЕ функции КОМПЛЕКСА I ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ ГИДРОФОБНЫМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ.
4. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
4.1 Выделение митохондрий печени
4.2 Измерение скорости дыхания митохондрий
4.3 Использовавшиеся реактивы.
4.4 Синтез ТХФС
4.5. атомносиловая микроскопия.
4.6. Приготовление образцов митопластов для атомносиловой микроскопии.
4.7. Среды инкубации митохондрий
4.8. Ингибиторный анализ на полиферментной системе
5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
5.1. Окислительновосстановительные реакции гидрофильных
ЭЛЕКТРОНЕЙТРАЛЬНЫХ ХИНОНОВ В ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ.
5.1.1 Введение
5.1.2 Блок комплекса I. Гидрофильные хиноны IIV одновременно с активацией шунта с участием ДТдиафоразы активируют второй шунт, функционирующий с участием сукцинатдегидрогеназы митохондрий
5.2. РЕАКЦИИ ДУРОГИДРОХИ1 ЮНА В ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ
5.2.1. Высокоочищенный дурогидрохинон является субстратом сукцинатдегидрогеназы, но не комплекса III
5.2.2. Обоснование возможности взаимодействия 2 с активным центром сукцинатдегидрогеназы докинг дурогидрохинона в сукцинатдсгидрогеназу
5.2.3. Дурохинон катализирует реакцию автономного окисления дурогидрохинона комплексом II без участия комплекса П.
5.2.4. Влияние порядка добавок ингибитора ТТФА и субстрата II2 на скорость дыхания митохондрий. При окислении 2 ингибитор комплекса II стимултфует дыхание митохондрий.
5.2.5. Обсуждение результатов раздела работы, посвященных изучению реакций
5.3. Окислительновосстановительные и кислотноосновные реакции ХИНОНОВ И ГИДРОХИНОНОВ, СОДЕРЖАЩИХ положительно заряженную ТРИФЕНИЛФОСФОНИЕВУЮ ГРУППУ В СТРУКТУРЕ, В ЭЛЕКТРОНТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ МИТОХОНДРИЙ ОБЩЕЕ ВВЕДЕНИЕ
5.3.1. ДТдиафораза восстанавливает i
5.3.2. Окисление ii2 митохондриями. Участие цитохрома комплекса Ш и цитохром с оксидазы комплекса IV
5.3.3. Цианидрезистен гное дыхание в митохондриях в присутствии i0
5.3.4. Открывание митохондриальной поры в присутствии ii.
5.3.5. Хиноны ряда i, содсражищие в структуре положительно заряженную трифенилфосфониевую группу, как новые разобщители митохондрий
5.3.6. Хиноны гидрохиноны ряда и i как модуля горы герминальной стадии процесса трансмсмбранного переноса Нионов при работе вГпомп митохондрий
5.3.7. Эффект разобщения, индуцированный хинонами VVII
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Кроме того, исследован характер взаимодействия положительно заряженных хинонов гидрохинонов с системой транспорта ионов водорода в митохондриальных мембранах. В работе обнаружены неописанные ранее реакции гидрофильных хинонов, протекающие в электронтранспортной системе, а также в системе трансмембранного транспорта ионов водорода. В работе также было обнаружено, что полярный аналог убигидрохинона дурогидрохинои, который ранее рассматривался исключительно в качестве субстрата комплекса III, при определенных условиях эффективно окисляется комплексом II сукцинатдсгидрогеназой. Найдены условия переключения реакции окисления ПрН2 комплексом III на реакцию окисления комплексом II. Установлено, что в условиях подавления функции комплекса I полярные аналоги кофермента р индуцируют не один, как считалось ранее, а два параллельно функционирующих шунта, которые переносят электроны на комплекс III в обход комплекса 1. Впервые обнаружена способность соединений ряда положительно заряженных хинонов эффективно восстанавливаться ДТдиафоразой митохондрий печени и затем окисляться комплексом III. Исследован механизм взаимодействия положительно заряженных гидрохинонов с системой протонного транспорта митохондрий. Показана способность этих соединений модифицировать терминальную стадию работы дыхательных протонных помп. По существу в работе существенно расширена теоретическая база, необходимая для создания средств защиты организма человека от быстро нарастающих неспецифических воздействий, связанных с загрязнением окружающей среды и ни с чем не сравнимой скоростью роста фармакологической индустрии. Анализ полученных данных показал возможность возникновения тесного функционального взаимодействия комплекса III с комплексом Н, которое возникает в условиях термодинамически невыгодных для работы комплекса III. Такими условиями является низкое содержание окислителя в системе, вследствие чего рцикл изза резкого снижения концентрации окисленной формы кофермента р в Ыцентре не может эффективно работать. По своей структуре хиноны являются циклогексадиенонами на рис. В более широком смысле иод хинонами также понимают продукты их одно и двухэлектронного восстановления, показанные на рис. Требуется отметить, что стабильными могут быть только структуры, в которых гидроксильные группы распложены либо в орто, либо в пара положениях ,. В случае производных резорцина относительно стабильной может являться только семихиноновая форма. Дальнейшее окисление приводит к образованию крайне нестабильной бирадиалыюй формы . Рис. Структуры ортобензохинона и парабензохинона и продуктов их восстановления. Сопряженная система хинонов обладает электроноакцепторными свойствами, поскольку карбонильные группы оказывают значительное влияние и на углеродных атомах появляется недостаток электронной плотности. Поэтому хиноны являются электрофильными реагентами, окислителями. Для них весьма характерно образование комплексов с переносом заряда. В некоторых случаях для бензохннонов и нафтохннонов наблюдасгся присоединение нуклеофильных частиц к системе двойных связей хинона или карбонильной группе хинона. Также для хинонов достаточно характерны реакции нуклеофильного замещения. В синтезе широко используется взаимодействие хинонов с диенами. В биохимии клетки большое значение имеет рНзависимость окислительновосстановительных реакций, протекающих с хинонами и их производными. Присоединение нуклеофильных молекул к хинону происходит но механизму, представленному на рис. Процессу способствует кислотный катализ. Рис. Механизм реакции присоединения нуклеофила к 1,4бензохинону. Необходимо отметить, что но такому механизму к хинону могут присоединяться тиолы и тиоэфиры, а также амины и гидроксиланион. В биологических системах есть много соединений, которые можно отнести к этим классу, в том числе крайне важные для систем внутриклеточной сигнализации остатки цистеина. Они легко присоединяются к незамещенным бсизохинонам. В некоторых случаях могут наблюдаться реакции 1,2 присоединения по карбонильной группе. Например, бензохинон реагирует гак с гидроксиламином рис. Образуется моноксим 1,4бензохииона, который является таутомером параннтрозофеиола ,.