Роль полиаминов в защите Escherichia Coli от окислительного стресса, вызванного перекисью водорода

• Автор: Нестерова, Лариса Юрьевна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. Формирование активных форм кислорода и их токсическое действие на основные компоненты клетки

1.1.1. Формирование АФК

1.1.2. Повреждающее действие АФК на компоненты клетки

1.2. Общие регуляторные механизмы адаптации микроорганизмов к стрессовым условиям

1.2.1. Двухкомпонентные сигналпроводящие системы

1.2.2. Ощущение кворума

1.2.3. Белки, сочетающие свойства сенсоров и транскрипционных регуляторов

1.2.4. афакторы

1.2.5. Влияние топологического состояния ДНК на генную экспрессию
1.2.6. Регуляция адаптивного ответа на посттранскрипционном уровне
1.3. Особенности адаптивного ответа микроорганизмов на окислительный стресс
1.3.1. Регулоны защиты от окислительного стресса
1.3.2. Детоксикация АФК
1.3.3. Ограничение поступления АФК в клетку
1.3.4. Активный выброс из клетки генераторов АФК
1.3.5. Биосинтез изоферментов устойчивых к АФК
1.3.6. Регуляция уровня ионов металлов
1.3.7. Регенерация и репарация повреждений
1.4. Полиамины. Физиологическая роль полиаминов
1.4.1. Пути биосинтеза полиаминов
1.4.2. Физиологическая роль полиаминов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования и условия культивирования
2.2. Выделение плазмидной ДНК из клеток ii i
2.3. Трансформация ii i плазм иди ой ДНК
2.4. Определение степени суперспирализации ДНК
2.5. Определение содержания полиаминов в клетке и в среде
2.6. Определение активности ферментов полиаминсинтезирующей системы
2.7. Определение активности галактозидазы
2.8. Определение содержания белка
2.9. Определение частоты мутаций
2 Подсчет числа живых клеток
2 Статистическая обработка данных
РЕЗУЛЬ ТА ТЫ
ГЛАВА 3. Роль полиаминов в регуляции экспрессии генов x регул она ii i
3.1. Отклик системы синтеза полиаминов на окислительный стресс как индикатор их возможной роли в антиоксидантной защите
3.2. Влияние окислительного стресса на экспрессию гена x
. 3.3. Влияние полиаминов на экспрессию генов антиоксидантной защиты
3.4. Специфичность эффекта полиаминов на экспрессию генов окислительного стресса
ГЛАВА 4. Влияние путресцина на экспрессию адаптивных генов через изменение топологии ДНК
4.1. Роль полиаминов в регуляции топологии ДНК в условиях окислительного стресса
4.2. Влияние путресцина на экспрессию гена x через изменение топологического состояния ДНК
ГЛАВА 5. Полиамины как ДНКпротекторы в процессе адаптации ii i к окислительному стрессу
5.1. Роль путресцина в защите ДНК от разрывов, индуцированных АФК
5.2. Влияние путресцина на частоту мутаций и выживаемость Е. i при окислительном стрессе
ГЛАВА 6. Обсуждение результатов
6.1. Роль полиаминов в регуляции экспрессии генов x регулона ii i
6.2. Влияние путресцина на экспрессию адаптивных генов через изменение топологии ДНК
6.3. Полиамины как ДНКпрогекторы в процессе адаптации ii i к окислительному стрессу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Этот термин применяется для обозначения частично восстановленных молекул кислорода, а также соединений кислорода с водородом,, азотом и хлором. Основные АФК это супероксидный анион перекись водорода Н2 и гидроксильный радикал ОН . Супероксидный анион является малоактивным нестабильным радикалом с периодом полужизни 3 сек. Эти АФК могут быть токсичными для клетки как сами по себе, так и как источники образования ОН, который является высокотоксичным оксидантом ii, . Реакция образования гидроксильного радикала в присутствии металлов с переменной валентностью, таких как 2 или Си была описана Фентоном . Кроме реакции Фентона существует другой путь образования ОН реакция ХабераВейсса, в ходе которой происходит взаимодействие с Н2 i . Сильный окислитель гипохлорная кислота образуется при взаимодействии Н2 с СГ, и также может быть источником гидроксильного радикала i . Кроме того, супероксидный радикал является источником опасного соединения перокс и нитрита , который обладает достаточно большим временем жизни, а по механизму действия на клетку является аналогом перекиси водорода , Кеуег, I, . Перекись водорода, супероксидный анион и гидроксильный радикал являются первичными оксидантами, которые образуются как побочные продукты энергетического метаболизма. Основным источником сулероксидного радикала в клетке является одноэлектронное восстановление молекулярного кислорода флавиновыми ферментами дыхательной цепи, основным из которых в аэробных условиях является дегидрогиназа II. При переходе от анаэробных условий к аэробным одноэлектронное восстановление может происходить при участии фумаратредуктазы , I, . В нормальных условиях образование АФК и скорость их детоксикации антиоксидантными системами клеток сбалансированы так, что не происходит накопления АФК в количествах, способных оказывать токсическое действие , I, . В норме концентрация супероксидного радикала в клетках . Ю М, а перекиси водорода ММ , I, . Однако в определенных ситуациях этот баланс нарушается, и АФК, накапливаясь в клетке, вызывают окислительный стресс , . Таким образом, естественный окислительный стресс является неизбежным следствием аэробного образа жизни. Образование АФК в клетке может происходить также в результате воздействия внешних факторов, таких как радиоактивное и ультрафиолетовое излучения, ультразвуковые волны. Присутствие в среде металлов, перекиси водорода или редоксциклирующих агентов тоже вызывает окислительный стресс . К редоксциклирующим соединениям относятся паракват, менадион, плюмбагин и др. Механизм их действия основан на переносе электронов внутри клетки от редокс ферментов, таких как сульфитредуктаза, на кислород с образованием суперокисдного радикала , I, . Поскольку в процессе переноса
электронов происходит циклическое восстановление и окисление этих соединений, они получили название редоксциклических соединений , , . Совсем недавно появились сведения о том, что некоторые низкомолекулярные сахара, в частности гликольальдегид, также могут быть причиной окислительного стресса в бактериальных клетках, продуцируя Оу v, ivi, . Необходимо отметить, что молекула, перекиси водорода электронейтральна и благодаря этому может проходить через мембраны и диффундировать в различные компартменты клетки, в то время как свободно в клетку проникать не может , , i i, . Многочисленные литературные источники сообщают о том, что активные формы кислорода могут вызвать повреждения практически всех клеточных компонентов, включая липиды, белки и нуклеиновые кислоты ivi, . Одной из основных причин гибели клеток, под действием окислительного стресса является повреждение клеточных мембран, которое включает в себя повреждение мембранных липидов и белков. Окисление липидов наиболее опасно для клетки, в силу того, что оно влечет за собой не только повреждение мембраны как таковой, но и генерацию вторичных оксидантов, способных диффундировать в различные компартменты клетки и оказывающих множественное токсическое действие . Было установлено также, что окисление мембранных липидов приводит к разрыву цепочек жирных кислот.