WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |

1. Молекулярные механизмы регулирования активности Наблюдаемый эффект отмечается за счет того, что кверцетин является медленно ферментов основных метаболических процессов гипобиоза окисляемым субстратом пероксидазы, скорость окисления которого в В действии ферментов живых организмов заложены сложные присутствии быстро окисляемого субстрата возрастает, что и создает регуляторные механизмы, управление которыми позволяет обеспечивать конкуренцию. Аскорбиновая кислота при индивидуальном окислении является выполнение определенной функции, возложенной на данный фермент в клетке. медленно окисляемым субстратом пероксидазы. Однако в присутствии быстро Знание этих механизмов позволяет разобраться в особенностях действия окисляемого субстрата наблюдается их дифференцированное окисление. Причем ферментов, направленных на выполнение их специализированной функции в АК окисляется полуокисленным промежуточным фермент-субстратным живом организме. комплексом пероксидазы аналогично ферроцианиду. Скорость пероксидазного Нами изучены физико-химические свойства пероксидазы, алкоголь- и окисления АК в присутствии ОДН может превышать скорость глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ, которые являются ключевыми ферментами индивидуального окисления аскорбиновой кислоты более чем на два порядка, а метаболических процессов, принимающих участие в формировании о-дианизидина - в 1,5-2,0 раза.

гипобиотических состояний. Результаты исследования имеют важное биологическое значение, Пероксидаза относится к гемсодержащим белкам, активный центр поскольку раскрывают регуляторную роль антиоксидантов в пероксидазном которой представлен преимущественно гидрофобными аминокислотными окислении быстро окисляемых субстратов. Выявленные закономерности остатками (Газарян и др., 1997). Нами изучено строение активного центра позволяют предположить, что увеличение содержания антиоксидантов в фермента, установлена природа функциональных групп, участвующих в исследуемом биообьекте может ингибировать пероксидазу, тогда как катализе. Показано, что вблизи активного центра располагаются функционально возрастание концентрации фермента будет способствовать быстрому их важные карбоксильные группы, модификация которых влияет на каталитические окислению.

свойства фермента, в частности, на процесс переноса электронов с При совместном окислении АК и гидрохинона, осуществляется органического субстрата - донора водорода - на промежуточные формы Е1 и Е2 упорядоченный процесс окисления субстратов, который определяет полуокисленные соединения пероксидазы. В то же время модификация этих преимущественное окисление медленно окисляемого субстрата. Очередность групп не оказывала влияние на скорость окисления неорганического субстрата задается тем, что связывание АК с окисленными формами пероксидазы почти пероксидазы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в механизме на два порядка лучше, чем связывание гидрохинона. Таким образом, действия фермента могут быть реализованы различные пути переноса электрона предварительное связывание АК в активном центре фермента улучшает в 28с субстрата на железо гема. 420 раз последующее связывание молекул гидрохинона. Однако связавшись По скорости окисления субстраты пероксидазы можно разделить на гидрохинон не оказывает влияния на связывание второй молекулы АК, что быстро и медленно окисляемые. Однако особое значение приобретает проявляется в неконкурентном типе активирования. Присутствие гидрохинона в исследование реакций пероксидазного окисления функционально важных активном центре фермента способствует ускорению окисления молекул АК соединений, обладающих полифункциональным действием. К таким в 4-41 раз. Особенно этот эффект Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 491 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -11- 12всхожести. Тогда как низкие концентрации субстратов пероксидазы при их проявляется при рН 5,5-7,0. Оптимум активирования приходится на рН 7,0. совместном присутствии могут активировать фермент, увеличивая скорость Высокие концентрации АК ингибируют фермент как в реакциях протекания метаболических процессов, обеспечивая переход семян из покоя в индивидуального, так и совместного с гидрохиноном пероксидазного окисления активное состояние, увеличивая их энергию прорастания и всхожесть. Для аскорбиновой кислоты. Причем, если в реакциях индивидуального окисления подтверждения высказанных предположений возникает необходимость в АК фермент ингибируется при рН 6-7 6-9 молекулами субстрата, то в реакциях проведении экспериментов по изучению влияния антиоксидантов на механизмы совместного окисления АК и гидрохинона ингибирование пероксидазы прорастания семян, что и было сделано нами в дальнейших исследованиях, возможно двумя молекулами аскорбиновой кислоты. описанных ниже.

Пероксидаза хрена способна катализировать окисление органических Индолил-3-уксусная кислота входит в группу природных фитогормонов соединений не только перекисью водорода, но в отдельных случаях и ауксинов. Наиболее богаты содержанием ИУК растущие части растительного кислородом воздуха (Березин и др., 1975). Высказывается предположение, что организма: верхушки стебля, молодые части листьев, почки, завязи, для выполнения столь разнообразных функций у фермента имеется два прорастающие семена, пыльца (Якушкин, 1993). В конце роста растяжением различных активных центра (Siegel, Galston, 1967). В некоторых реакциях для усиливается лигнификация клеточных стенок, накапливаются ингибиторы проявления каталитической активности пероксидазе требуются ионы металлов, фенольной природы и абсцизовая кислота, возрастает активность пероксидазы и таких как Mn, Zn, Cu, Ca и др. или сложные органические соединения, оксидазы ИУК, снижающие общее содержание ауксина в тканях (Grierson, вступающие во временное взаимодействие с ферментом. Появление Covey, 1984). Участие пероксидазы в этих процессах обусловлено тем, что ИУК ответной реакции пероксидазы на различные соединения, которые могут является субстратом фермента. Известно, что окисление ИУК пероксидазой активировать или ингибировать фермент позволяет отнести его к числу протекает через образование тройного комплекса фермент-ИУК-кислород.

регуляторных (Андреева, 1988). Поэтому активирование пероксидазы в реакциях Исследование механизма окисления ИУК пероксидазой растений показало, индивидуального и совместного пероксидазного окисления аскорбиновой что на поверхности белковой глобулы должен располагаться участок кислоты высокими концентрациями субстрата и гидрохинона позволяет связывания ауксина (Park, 1987; Metodiewa et al., 1992), который может предположить наличие вблизи активного центра регуляторного участка, находиться в составе дистального домена фермента (Савицкий и др., 1998).

связывание с которым субстратов может повышать или понижать активность Пероксидаза катализирует окисление ИУК как в присутствии, так и в отсутствие фермента. перекиси водорода. В процессе оксидазного окисления ИУК образуются Следует особо подчеркнуть биологическое значение наблюдаемого супероксид анион-радикал и катион-радикал ИУК, последний в кислой среде эффекта активации пероксидазы в реакциях окисления медленно окисляемого декарбоксилируется, превращаясь в радикал скатола (Gazaryan, et al., 1996, субстрата в присутствии быстро окисляемого и ингибирование активности Савицкий и др., 1998).

фермента высокими концентрациями субстрата. Выявленные закономерности Конкурентный тип ингибирования реакции пероксидазного окисления опозволяют понять механизм действия большого количества соединений, дианизидина ИУК позволяет предположить, что ОДН и индолил-3-уксусная используемых в предпосевной обработке семян и обладающих стимулирующим, кислота связывается в одном и том же месте активного центра фермента. При ретардантным, ингибирующим действием в отдельности, а также в различных этом связывание ИУК препятствует как связыванию, так и превращению осочетаниях (Михно и др., 1997). Пероксидаза входит в состав ферментов дианизидина. Тогда как по отношению к гидрохинону тип ингибирования катализирующих окисление различных соединений, используемых в аэробных несколько другой. ИУК и гидрохинон связываются в различных местах метаболических процессах, интенсивность которых возрастает в процессе активного центра, однако, если индолил-3-уксусная кислота связывается на набухания и прорастания семян. До сих пор спорными являются вопросы поверхности фермента, то дальнейшее превращение гидрохинона становится относительно эффектов активирования всхожести семян низкими невозможным. Это может наблюдаться вследствие удаленности мест концентрациями соединений и механизмы понижения всхожести семян связывания эффектора и субстрата или в результате конформационных высокими концентрациями веществ. На основании полученных данных мы изменений глобулы фермента при связывании ингибитора.

можем предложить механизм участия пероксидазы в этих процессах. Так как Используя ИУК можно предположить место расположения участка связывания фермент является показателем протекания аэробных метаболических процессов молекул АК в активном центре пероксидазы. По-видимому, таким участком в семенах, активность которого увеличивается при их прорастании, понижение также является дистальная область активного центра пероксидазы. Связывание активности пероксидазы служит критерием углубления покоя семян. Поэтому ИУК в этой области при низких концентрациях субстрата создает конкуренцию аскорбиновая кислота и гидрохинон в высоких концентрациях понижая за участок связывания, проявляемую в реакциях пероксидазного окисления АК, активность пероксидазы, могут способствовать переключению аэробных когда в активном центре фермента связывается по крайней мере одна молекула метаболических процессов на анаэробные, что будет проявляться в углублении субстрата. Тогда как при связывании двух и более молекул АК с пероксидазой покоя семян и понижению наблюдается ускорение реакции окисления АК, Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 492 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/044.pdf -13- -14активируя глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, ускоряет протекание в что, возможно, вызвано кооперативными взаимодействиями между участками прорастающих зерновках пентозофосфатного цикла превращения углеводов, и связывания этих двух молекул субстрата. Использование ИУК позволяет тем самым создаются условия для ускорения синтеза стероидов и высказать предположение, что участки связывания молекул АК пространственно информативных молекул (ДНК и РНК).

удалены, поэтому проявляется неконкурентный характер ингибирования Поддержание высокой жизнеспособности семян, в период вынужденного пероксидазы ИУК при окислении АК в присутствии второй молекулы покоя, обеспечивается за счет слаженной работы ферментов анаэробных субстрата. При этом связывание ИУК в активном центре создает препятствие процессов. Одним из таких ферментов является алкогольдегидрогеназа, для протекания реакции пероксидазного окисления АК. Однако ингибитор состоящая из двух субъединиц. Фермент характеризуется широкой проявляет неконкурентный характер ингибирования при окислении двух и более специфичностью, действует на алифатические и ароматические спирты молекул АК. Это, возможно, обусловлено отрицательным кооперативным (первичные и вторичные), альдегиды, на ароматические кетоны (Кочетов, 1980).

влиянием различных участков активного центра фермента. Выявленные эффекты Основными субстратами АДГ являются этанол и ацетальдегид, влияния ИУК на пероксидазное окисление органических субстратов, превращение которых протекает в присутствии восстановленного и окисленного катализируемое пероксидазой, имеет важное биологическое значение. ИУК, по- NAD.

видимому, может регулировать пероксидазное окисление медленно окисляемых k(кат1) субстратов, имея специфичный участок связывания в составе дистального СН3СН2ОН + NAD СН3СНО + NADH домена активного центра пероксидазы. Возможно, избирательность типов k(кат2) ингибирования пероксидазы ИУК, обусловлена специализированностью k(кат1), k(кат2)- каталитические константы реакций окисления этанола и ауксина служить оксидазным субстратом фермента. При этом ИУК может восстановления ацетальдегида соответственно.

изменять направленность реакций пероксидазы с одного типа на другой, меняя специфичность фермента с пероксидазного на оксидазный, превращая Нами показано, что высокие концентрации этанола и NAD способны пероксидазу в высокоспецифичную оксигеназу, генерирующую свободные активировать АДГ в интервале рН 6,0-7,9. Предложен механизм активации радикалы, необходимость в которых может возникать у растений в процессе АДГ, основанный на существовании отрицательной кооперативности развития. Таким образом, ИУК может выполнять роль "триггера" в реакциях субъединиц фермента по связыванию этанола и NAD. Показано, что благодаря окисления, катализируемых пероксидазой. Действие ауксина может проявляться, отрицательной кооперативности субъединиц АДГ является саморегулирующейся например, при выходе семян растений из состояния вынужденного покоя. В этот системой и обладает адаптационной мобильностью к повышению концентрации период в семенах резко возрастает активность пероксидазы, которая активирует этанола. При низких концентрациях этанола фермент хорошо его связывает и, не процессы прорастания. Возможным механизмом действия фермента в этих обладая высокой каталитической активностью, не образует в высоких процессах может быть его способность к генерированию свободных концентрациях ацетальдегид. При больших концентрациях этанола фермент радикалов, необходимых на конечных этапах эмбриогенеза для активизации активируется. Благодаря этому клетка получает возможность быстрее механизмов прорастания. перерабатывать этанол, повышая концентрацию ацетальдегида, который может В функционировании другого важнейшего фермента гипобиоза - глюкозо- способствовать углублению гипобиотического состояния. Поэтому выявленные 6-фосфатдегидрогеназы нами выявлен сложный регуляторный механизм, закономерности в действии АДГ могут реализоваться для обеспечения который осуществляется за счет действия G6P, NADP и рН на процесс окисления длительного поддержания покоя семян.

глюкозо-6-фосфата в тройном фермент-субстратном комплексе. Высокие В качестве кофактора АДГ может использоваться и NADP, концентрации G6P активируют фермент, а избыток NADP приводит к его восстановленная форма которого (NADPH) при рН 6,5 в 2 раза медленнее ингибированию. В связывании и превращении субстрата и кофермента окисляется, чем NADH, каталитические константы равны 11,2 и 22,5 мин-принимают участие четыре функциональные группы с рК 7,0, 8,0, 9,0 и 9,5. соответственно. При этом NADPH в 2,7 раза хуже связывается с ферментом, Среди этих групп важнейшее значение имеет группа с рК 9,5, протонирование чем NADН. Окисленные формы NAD и NADP имеют равные при рН которой может понизить каталитическую активность, уменьшить активацию значения k(кат1)=40 мин-1, однако NAD связывается в 200 раз лучше, чем NADP.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»