Роль глутатиона и других антиоксидантных систем при стрессах у Escherichia Coli

• Автор: Смирнова, Галина Васильевна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 399 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕТАБОЛИЗМ ГЛУТАТИОНА

1.1 Распространение среди живых организмов.

1.2 Химическая структура и реактивность глутатиона.

1.3 Синтез глутатиона и его регуляция

1.3.1 Ферменты, катализирующие синтез

1.3.2 Регуляция синтеза .

1.4 Катаболизм глутатиона и углутамильный цикл

1.4.1 углутамильный цикл

1.4.2 Свойства и регуляция углутамилтранспептидазы
1.5 Транспорт глутатиона и его конъюгатов
1.6 Реакции окисления и восстановления глутатиона,
глутатионредуктаза.
1.7 Статус глутатиона
1.8 Редокссистемы клетки
1.8.1 Редокссистема глутатиона
1.8.2 Редокссистема тиоредоксина
1.8.3 Функциональная связь между редокссистемами
щ глутатиона и тиоредоксина.
1.8.4 Периплазматические редокссистемы
ГЛАВА 2. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС И РЕДОКСРЕГУЛЯЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ
2.1 Окислительный стресс
2.1.1 Парадокс кислорода.
2.1.2 Источники АФК
2.1.3 Химические реакции АФК.
2.1.4 Повреждения, вызываемые окислительным стрессом . . .
2.1.5 Механизмы защиты от окислительного стресса.
2.1.6 Адаптивный ответ на окислительный стресс
2.1.7 Редоксрегуляция ответа на окислительный стресс
2.2 Редоксрсгуляция клеточных функций в клетках эукариот
2.2.1 Роль АФК в регуляции экспрессии генов.
2.2.2 Роль глутатиона при апоптозе
2.3 Роль глутатионирования белков в регуляции клеточных функций.
2.4 Роль глутатиона при окислительном стрессе.
2.5 Катаболизм как источник активных форм кислорода. . ГЛАВА 3. ДРУГИЕ ФУНКЦИИ ГЛУТАТИОНА
3.1 Роль глутатиона в процессах детоксикации.
3.1.1 ГлутатионБтрансферазы
3.1.2 Деградация метилглиоксаля и формальдегида
3.1.3 Детоксикация тяжелых металлов и металлоидов.
3.2 Роль глутатиона в активации токсичности и мутагенеза .
ф 3.3 Роль в регуляции внутриклеточного уровня ионов К . .
3.4 Глутатион как резервная и транспортная форма цистеина .
3.5 Заключение к литературному обзору
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 5. РЕДОКССТАТУС ГЛУТАТИОНА В ПЕРИОДИЧЕСКИХ КУЛЬТУРА X.I
5.1 Характеристика условий роста периодической культуры .
5.2 Изменение уровня глутатиона в растущих культурах . i. .
5.3 Изменение уровня и редоксстатуса глутатиона при переходе клеток . i в стационарную фазу роста после исчерпания
глюкозы
5.4 Изменение редоксстатуса глутатиона в штаммах . i.
дефицитных по различным компонентам клеточных редокссистем
5.5 Выводы к главе 5
ГЛАВА 6. ГЛУТАТИОН ПРИ ОКИСЛИТЕЛЬНОМ СТРЕССЕ В КЛЕТКАХ Е. СОИ
6.1 Изменения уровня и редоксстатуса глутатиона в аэробно растущих культурах . i при окислительном стрессе
6.1.1 Изменение редоксстатуса глутатиона в культуре . i
при действии перекиси водорода
6.1.2 Изменение редоксстатуса глутатиона при обработке аэробно растущих клеток . i менадионом
6.1.3 Влияние оксидантов на активность некоторых ферментов .
6.1.4 Редоксстатус глутатиона в штаммах, дефектных по
антиоксидантиым генам.
6.2 Статус глутатиона и экспрессия антиоксидантных генов у . i при действии цистина и перекиси водорода
6.2.1 Изменения уровня и редоксстатуса глутатиона при обработке клеток . i перекисью водорода в присутствии цистина.
6.2.2 Экспрессия антиоксидантиых генов при обработке
клеток . i цистином и перекисью водорода.
6.3 Роль глутатиона при окислительном стрессе у бактерий . i
6.3.1 Влияние глутатиона на рост, выживаемость и мутагенез бактерий . i в условиях окислительного стресса
6.3.2 Роль глутатиона в регуляции каталазы I в аэробно растущих клетках . i
6.4 Выводы к главе 6.
ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ НА РЕДОКССТАТУС ГЛУТАТИОНА И ЭКСПРЕССИЮ АНТИОКСИДАИТНЫХ ГЕНОВ В АЭРОБНО РАСТУЩИХ КУЛЬТУРАХ Е. СОИ
7.1 Роль антиоксидантных систем в отклике бактерий . i
на температурные стрессы.
7.1.1 Изменение уровней и редоксстатуса глутатиона при
разных температурах в аэробно растущих культурах . i
7.1.2 Экспрессия антиоксидантных генов при изменениях
температуры в аэробно растущих культурах . i
7.2 Изменение уровня и рсдоксстатуса глутатиона и экспрессии антиоксидантных генов при ответе аэробно растущих
клеток . i на осмотический шок
7.2.1 Изменение уровня и редоксстатуса глутатиона и его влияние на внутриклеточную концентрацию К при
ответе клеток . i гиперосмотический шок.
7.2.2 Роль антиоксидантных систем в ответе клеток . i
на гиперосмотический шок
7.3 Изменение уровня и редоксстатуса глутатиона и экспрессии антиоксидантных генов при ответе аэробно растущих клеток
. i на сдвиг наружного и добавление ацетата натрия .
7.3.1 Изменение удельной скорости роста, редоксстатуса глутатиона и концентрации калия в клетках . i при добавлении ацетата и кислом стрессе.
7.3.2 Изменение экспрессии антиоксидантных генов при добавлении ацетата и снижении среды в аэробно растущих культурах . i
7.4 Выводы к главе 7
ГЛАВА 8. ТУРНОВЕР ГЛУТАТИОНА И ЕГО РОЛЬ В КЛЕТКАХ
. I.
8.1 Транспорт глутатиона в клетках . i.
8.2 Возможные физиологические функции глутатионового
цикла в клетках . i.
8.3 Выводы к главе 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


АТФзависимого транспортера Ргликопротеина из клеток человека который относится к транспортерам с широкой субстратной специфичностью i . Однако его роль в транспорте или его дериватов из клеток . Точно также не известно, участвует ли в выходе какойлибо из девяти известных для . Деструкция наружного у . Недавно было показано, что в транспорте глутатиона внутрь клеток у . Экспрессия i регулировалась транскрипционным активатором цистеинового регулона . Клетки, несущие мутации в генах i и , не могли использовать глутатион в качестве единственного источника серы, что является свидетельством важной роли i в транспорте глутатиона , . Таким образом, несмотря на достигнутые в последние годы значительные успехи в изучении транспорта глутатиона в клетках эукариот, транспорт у бактерий остается малоизученной областью. Транспорт является составной частью турновера глутатиона, который включает его внутриклеточный синтез, выход во внеклеточную среду и последующее возвращение в клетки в виде целой молекулы или ее фрагментов. В клетках происходит ресинтез глутатиона, замыкающий цикл. Функционирование этого цикла требует энергии 2 АТФ на каждую молекулу глутатиона, синтезированную из цистеина и 3 АТФ на каждую молекулу , синтезированную из метионина, не считая затрат на транспорт, если он сопряжен с АТФ. Весь процесс в целом напоминает футильный цикл, и его биологическая значимость давно интригует исследователей. К настоящему времени весь цикл или его отдельные элементы обнаружены у всех живых организмов, содержащих глутатион. Роль этого цикла тесно связана с функциями глутатиона, которые будут подробно обсуждаться в следующих разделах обзора. Внутри и вне клеток глутатион находится в основном в восстановленной форме, хотя большинство реакций с участием глутатиона сопряжено с его окислением. Поддержание глутатиона в восстановленном состоянии осуществляется с помощью фермента глутатионредуктазы. Образующийся при этом дисульфид глутатиона очень токсичен для биологических молекул, поскольку легко реагирует со свободными сульфгидрильными группами. Поэтому в большинстве эукариотических и прокариотических клеток поддерживается высокое соотношение i , . Восстановление в катализируется ферментом глутатионредуктазой КФ 1. Она принадлежит к семейству флавоферментов пиридиннуклеотиддисульфидоксидоредуктаз i . НАДФН на . Н 2 Реакция является практически необратимой. К числу субстратов фермента относятся сам и смешанные дисульфиды с углутамилцистеином и с коэнзимом А. Все глутатионредуктазы, выделенные из различных источников, проявляют большое сходство молекулярной структуры и кинетических свойств, что свидетельствует о высокой эволюционной консервативности этого белка. Некоторые эубактерии и архебактерии не содержат , у трипаносом она замещена трипанотионредуктазой, ряд бактерий имеют рсдуктазы для низкомолекулярных дисульфидов, отличных от i , i . В клетках . Бактерии, мутантные по этому гену, сохраняют нормальную способность к росту на богатых и бедных средах в жидкой культуре и на чашках vi . Кроме того, мутанты поддерживают высокий пул восстановленного глутатиона, что указывает на возможность альтернативного пути для восстановления , независимого от , . В отличие от . Основное отличие между первичными структурами этих белков состоит в размерах и некоторых аминокислотных заменах в составе активного центра , , . Фермент имеет оптимум при 7,5 и ингибируется низкими концентрациями ргидроксимсркурибензоата. В клетках . Кроме того, показано, что в клетках . РНКполимеразы II i, . Таким образом, в клетках . В клетках эукариот регуляция глутатионредуктазы также находится под контролем транскрипционных факторов, отвечающих на стрессы. Количество матричной РНК глутатионредуктаз, выделенных из хлоропластов и цитоплазмы листьев гороха 1 и 2, возрастает при засухе и воздействии отрицательных температур v . В клетках дрожжей . Г у кодирующего глутатионредуктазу, возрастает при обработке менадионом, кумен гидропероксидом и диамидом, а также в условиях высокой осмолярности, теплового шока или стационарной фазы роста .