Цитохром с как маркер редокс-процессов с участием нитроксидных соединений

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЦИТОХРОМ С КАК МАРКЕР РЕДОКС-ПРОЦЕССОВ С УЧАСТИЕМ НИТРОКСИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
© Коробко В. М. *
Нижегородская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Нижний Новгород
Продемонстрирована возможность нитроксильных радикалов -2,2,6,6 — тетраметилпиперидин-1-оксил радикал (ТЕМПО), бис-нитрок-сидного малонатного метанофуллерена ((NO•)2-MФ) выступать в роли миметиков редокс-процессов. В качестве маркера или индикатора ре-докс-процесса использован цитохром с (cyt c3+/cyt c2+). Для исследования гетерогенной системы «нерастворимый в воде нитроксид» — «водный раствор» cyt c) нитроксидные соединения были адсорбированы на силикагеле. Электронные спектры водного раствора cyt c (появление новых полос, положение у-полосы при 415 нм) подтверждают восстановление Fe3+ в порфириновом геме цитохрома с до Fe2+ под действием (NO•)2-MФ. В отличие от этого под действием ТЕМПО цитохром с участвует в редокс-процессе (появление у-полосы при 410 нм).
Ключевые слова: бис-нитроксидный метанофуллерен, цитохром с -маркер редокс-процесса.
В настоящее время монооксид азота признан одним из важнейших регуляторов процессов in vivo таких как эндотелиальная релаксация, названная «эндотелиальным фактором расслабления сосудов» (endothelium-derived relaxing factor, EDRF), передача нервных сигналов, транскрипция и трансляция генов. За последние тридцать лет было доказано, что биологический регулируемый синтез моноксида азота при катализе NO-синтазами, связан с функционированием сердечно-сосудистой и иммунной систем, и обеспечивает антибактериальное, цитотоксическое, противовоспалительное и анти-оксидантное действия в организме человека.
Уникальной группой являются нитроксидные соединения — ТЕМПО, ТЕМПОН, бис-нитроксидный метанофуллерен и другие, содержащие стабильные радикалы и проявляющие свойства, близкие к монооксиду азота. В биологической системе производные ТЕМПО могут выступать как антиок-сиданты, так и прооксиданты и способны катализировать реакцию дисму-тации кислорода, и за счет этого миметировать действие супероксиддисму-тазы (СОД). Важным представляется поиск индикаторов или маркеров участия нитроксидов в окислительно-восстановительных процессах, позволяющих предлагать новые лекарственные нитроксидгенерирующие лекарственные вещества.
* Аспирант, ассистент кафедры Фармацевтической химии и фармакогнозии.
Целью работы является изучение возможности использования цито-хрома с как индикатора и маркера окислительно-восстановительных процессов с участием нитроксидных соединений.
В качестве нитроксидных соединений были выбраны:
Бис-нитроксидный малонатный метанофуллерен (61-бис-(О-2,2,6,6-тетраметил-4-оксипиперидинил-оксил)-61-метано[60]-фуллерен) синтезирован и охарактеризован методами УФ, ИК, 31Р, 1Н, 13С ЯМР спектроскопией, MALDI TOF масс-спектроскопией в Институте органической и физической химии им. А. Е. Арбузова Казанского научного центра РАН [4,5]- 2,2,6,6 -тетраметилпиперидин-1-оксил радикал (TEMnO) (& gt- 99.9%) синтезирован в НИОХ СОРАН, Цитохром с (из сердца лошади) (& gt- 95%, lot STBB7839V, «Fluka» (USA) «Sigma-Aldrich»).
Силикагель с сорбированными нитроксидными частицами ((NO)2-M® или TEMnO) готовили используя сорбент SiO2 (60, 15−49, 40−63 и 63−200 ц, Merck) и пропитывая хлороформным раствором нитроксидных компонентов с последующей сушкой при комнатной температуре под вакуумом в течение 1 часа. Осаждение бис-нитроксидного фуллерена на силикагель из хлороформного раствора. В бюкс отвешивали 2,0189 г силикагеля и добавляли 3 мл хлороформного раствора бис-нитроксидного фуллерена (QNO)2-MФ или ТЕМПО) = 1 мг/мл, закрывали бюкс и выдерживали в течение 1 часа с последующей сушкой. Силикагель с сорбированными нитроксидны-ми соединениями помещали в водный раствор цитохрома с (0,2 г/л).
Использованные приборы: Электронные спектры поглощения были получены на приборе «Bio line Specord S-100» (Analytik Jena, Germany) в области 190−600 нм, толщина кварцевой кюветы 10 мм, pH контролировали на электронном стационарном рН-метре «рН-150М» фирмы РУП (Гомельский завод измерительных приборов, Белоруссия), лабораторные электронные аналитические весы «KERN 770−13» c d = 0,0001 г, Max 120 г и «KERN 44 033» c d = 0,01 г, Max 200 г. (KERN & amp- Sohn GmbH, Germany).
Поскольку изучаемые нитроксидные соединений плохо растворимы в воде, а цитохром с является водорастворимым соединением, то для изучения процессов в гетерогенной системе нами использован прием сорбции
нитроксидов на силикагель из неводного раствора [1]. Силикагель с сорбированными (адслоями) нитроксидами помещался в водный раствор цито-хрома с. Наиболее удобным методом характеристики изменений степени окисления железа в порфириновом геме cyt c являются электронная спектроскопия. Cyt с3+ проявляется в спектре у-полосой с X = 410 нм, а а- и р-полосы выражены не явно, тогда как сyt с2+ имеет у-полосу при X = 415 нм и четко выраженные а- и р-полосы [2, 3].
На рис. 1 показано изменение ЦУ-& quot-^ спектров растворов cyt с после его взаимодействия с ТЕМПО или (ЫО)2-МФ.
а)
б)
Рис. 1. Данные UV-vis спектров раствора cyt c после обработки сорбированным ТЕМПО (пунктирная линия) или (ЫО)2-МФ (сплошная линия) на SiO2. a) A = f (X) — б) X = f (x), где т — время взаимодействия cyt c с сорбентом
В течение первых 30 минут появлялись полосы а- (550 нм) и р- (520 нм),
, 2+
характерные для cyt c, а положение у-полосы отличалось в системах [ТЕМПО- cyt c] и [(Ш'-)2-МФ^ с].
Рисунок 1б показывает динамику изменения у-полосы во времени: в течение десяти часов у-полоса cyt c в системе, содержащей ТЕМПО, соответствует положению у-полосы для cyt c +, (пунктирная линия), а в системе [(NO^-МФ — cyt c] у-полоса характеризует восстановленную форму cyt c2+ (сплошная линия).
Предполагаемый механизм взаимодействия ТЕМПО с cyt c представлен на схеме 1. В течение этого процесса оксоаммониевый ион ТЕМПО+ непрерывно регенерируется in situ под действием первичных окислителей (О2, Fe3+ в цитохроме с).
оксо-аммониевый ТЕМПОН
ион ТЕМПО ТЕМПОН
Схема 1. Mеxaнизм взаимодействия TEMnO с цитохромом с.
Таким образом, положение у-полосы в присутствии TEMnD указывало на быстрое окисление cyt c2+. В отличие от этого под действием ^О^^Ф восстановление железа (III) в геме cyt с носит необратимый характер, что характеризует ^О^^Ф как сильный антиоксидант, red-ox потенциал которого больше чем у cyt с.
Следовательно, валентное координационное состояние Fe в геме цито-хрома с может быть использовано в качестве маркера редок-реакций с участием самого Fe, а cyt c индикатором взаимодействия цитохрома с с нитро-ксильными частицами in vitro и ^О^^Ф может выступать в роли восстановителя по отношению к соединениям, которые имеют окислительно-восстановительный потенциал ниже.
Список литературы:
1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. — M.: Mир, 1979. — С. 586.
2. Диксон M. Ферменты: в 3-х т. Т. 2 I M. Диксон, Э. Уэбб- пер. с англ. ЛМ. Гинодмана, MA Левянт- под ред. В. К. Антонова, А. Е. Браунштейна. -M.: M^, 1982. — С. 692.
3. Эйхгорн Г. Неорганическая биохимия: в 2 -х т. Т. 2 I пер. с англ. M.E. Вольпина, К. Б. Яцимирского. — M.: M^, 1978. — С. 352.
4. Gubskaya VP., Berezhnaya L. Sh., Gubaidullin A.T., Faingold I.I., Kotelni-kova R.A., Konovalova N.P., Morozov VI., Litvinov I.A., Nuretdinov L.A. Synthesis, structure and biological activity of nitroxide malonate methanofullerens // Org. Biomol. Chem. — 2007. — № 5. — P. 976−981.
5. Melnikova N.B., Gulyaev I. V, Gulenova M. V, Volkov A.A., Zimnyako-va O.E., Gubskaya VP., Berezhnaya L. Sh., Gubaidullin A.T. Structure of surface films of malonate mono- and dinitroxyl methanofullerenes // Russ. Chem. Bull, Ser. chem. — 2008. — № 9. — P. 1920−1931.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой