Роль люминесцентной реакции в защите фотобактерий от окислительного стресса

• Автор: Реммель, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЯ СВЕТЯЩИХСЯ БАКТЕРИЙ обзор литературы

1.1. Распространение светящихся бактерий и их роль в симбиозе с высшими организмами

1.2. Основы бактериального свечения

1.3. Происхождение и биологический смысл бактериальных люминесцентных систем

1.4. Значение кислорода в метаболизме светящихся бактерий

1.5. Токсические эффекты молекулярного кислорода и его активных форм

1.6. Механизмы защиты бактерий от окислительного стресса

1.7. Использование бактериальных люминесцентных систем в интегральном анализе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты исследований
2.2. Культивирование бактерий. Определение скорости роста и регистрация свечения
2.3. Регистрация генерации бактериями активных форм кислорода
2.4. Определение активности антиоксидантных ферментов каталазы и супероксиддисмутазы
2.5. Определение активности биолюминесцентных ферментов люциферазы и НАДН ФМН оксидоредуктазы
2.6. Индукция у бактерий окислительного стресса. Ингибирование каталазы
2.7. Определение содержания малонового диальдегида, показателя интенсивности окислительного стресса
2.8. Определение окислительного стресса биолюминесцентиым методом
в биологических образцах
2.9. Регистрация свечения и спектров люминесценции в присутствии малонового диапьдегида
2 Статистическая обработка результатов
2 Реактивы, материалы и приборы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ АНТИОКСИДАНТНОЙ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СИСТЕМ СВЕТЯЩИХСЯ БАКТЕРИЙ В УСЛОВИЯХ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА
3.1. Генерация активных форм кислорода фотобактериями в процессе роста
3.2. Активность ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем
в зависимости от фаз роста бактерий
3.3. Влияние окислительного стресса на активность ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем бактерий
Vii vi
3.4. Активность ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем темнового штамма Vii vi
3.5. Влияние окислительного стресса на активность ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем бактерий Vii vi
в условиях ингибирования каталазы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКЦИИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ДЛЯ ДЕТЕКЦИИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ
4.1. Мониторинг окислительного стресса в экстрактах тканей и сыворотке крови крыс с использованием лиофилизированных фотобактерий
4.2. Контроль интенсивности патологических окислительных процессов
в клетках перфузируемой печени гипертермированных крыс с использованием биферментной биолюминесцентной системы i vi
4.3. Изучение малонового диальдегида в качестве возможного субстрата бактериальной люминесцентной реакции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Фотобактерии выделены свободноживущими из морской воды, с поверхности морских животных и из кишечников рыб, как симбионты из бактериофотофоров рыб и головоногих моллюсков , i, . Считается, что существование в морской воде в свободном состоянии является транзитной фазой между хозяевами Гительзон и др. В большинстве случаев из одной рыбы выделялся лишь один штамм фотобактерий i, i, i, , . Возможно, бактерии обладают определенной антимикробной способностью, в отношении которой у них есть собственные системы защиты, либо хозяин создает условия, в которых выживает только данный вид бактерий. Такая высокая избирательная способность хозяина селектировать вид и штамм симбионта поразительна. Чрезвычайный интерес представляет выяснение ее механизма. Возможность генерации в среду АФК фотобактериями, по аналогии с несветящимися видами, предполагают некоторые авторы Лабас и др. Для устранения токсического эффекта молекулярного кислорода и его активных форм у бактерий имеется классическая ферментативная антиоксидантная система АОС. Бактерии с отсутствием такой системы защиты обладают низкой симбиотической способностью i, ivi, Vii, , . Кислород является необходимым компонентом дыхания и люминесцентной реакции. В основе свечения бактерий, как и других живых организмов, лежит катализируемая специфическими ферментами химическая реакция, которая сопровождается излучением квантов видимого света. Ферменты называют люциферазами, а окисляемые ими субстраты люциферинами i, , Гительзон и др. Здесь ФМН и ФМНН2 окисленная и восстановленная форма флавинмононуклеотида, и длинноцепочечный алифатический альдегид и соответствующая жирная кислота. В возбуждении биолюминесценции могут участвовать активные кислородные радикалы Кратасюк и др. ПОЛ мембран Берия и др. Инициация процессов ПОЛ осуществляется при взаимодействии АФК с полиненасыщенными жирными кислотами. В условиях окислительного стресса происходит увеличение интенсивности ПОЛ . В связи с вышеизложенным, предполагают, что люминесцентная система является аналогом антиоксидантной и участвует в защите бактерий от окислительного стресса. Антиоксидантный генезис биолюминесценции рассматривают для фотобактерий Лабас, i, , , светляков , , и морских эукариот . Генерация АФК фотобактериями в условиях высокой активности собственных систем защиты создает огромное преимущество в межвидовой конкуренции и способствует колонизации многоклеточных организмов. Цель исследования. Изучить роль люминесцентной реакции фотобактерий в защите от окислительного стресса. Исследовать возможность генерации фотобактериями АФК в процессе роста. Определить активность основных ферментов АОС каталазы и супероксиддисмутазы СОД у светящихся бактерий видов i , i ii, Vii ii, Vii vi и рекомбинантного штамма ii i. Изучить особенности свечения и уровень активности АОС в динамике роста бактерий Vii vi. В условиях индуцированного окислительного стресса определить кинетические параметры роста, свечения, активность основных ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем бактерий Vii vi. Провести сравнительный анализ активностей ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем у светящегося и несветящегося мутантного штаммов Vii vi. Исследовать возможность участия малонового диальдегида МДА в качестве субстрата бактериальной люминесцентной реакции в отсутствии алифатического альдегида i vi. На основе выявленных закономерностей изучить возможность использования бактериальных люминесцентных систем для мониторинга окислительного стресса в биологических образцах экстрактах тканей, сыворотке крови, перфузате. Научная новизна и теоретическая значимость работы. Показано, что окислительный стресс является общим пусковым механизмом для проявления повышенной активности ферментов антиоксидантной и люминесцентной систем, что подтверждается кинетическими параметрами свечения и активностью люциферазы бактерий Vii vi, увеличивающейся наряду с увеличением активности ферментов антиоксидантной защиты. Vii vi. Показаны более высокие значения активности антиоксидантных ферментов мутантного штамма, вероятно являющиеся признаком адаптации.