WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 86 | 87 || 89 | 90 |   ...   | 101 |

This is not only important algae with great value, but also an ideal model for studying the mechanisms of stress tolerance [1]. Life in extreme or radically varying environments entails the molecular adaptation of cellular constituents, primarily proteins, as safeguards against structural and functional damage. Comparative structure–function studies of homologous proteins of mesophilic, extremophilic or extremotolerant origins unravel molecular strategies underlying the astounding acclimation power of proteins. Molecular adaptation of proteins Каразинские естественнонаучные студии Каразінські природознавчі студії Karazin natural science studios to salt is of particular interest considering the influence of salt on protein folding, oligomerization, solubility, and function. Most mesophilic proteins function optimally at relatively low salinities and are adversely affected at high salinities [2]. Environmental adaptation and lacking of a cell wall, a certain Dunaliella isolate may exhibit different morphological and physiological behavior in different conditions. On the other hand, wide geographic distribution of saline systems and required distinctive adaptations to these environments lead to extensive diversity of the organisms living in these systems. In addition, slight molecular-based phylogenetic differences of Dunaliella species can reveal deep distinction in production of metabolites such as carotenoids. Hence, molecular characterization provides an important tool for exploring biodiversity of Dunaliella and better understanding of its taxonomy.

Animals have three well-characterized mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades that participate in the cellular response to a wide variety of stress factors. These cascades consist of a series of protein kinases that phosphorylate and activate in a sequential fashion the associated downstream protein kinase. In animals, the p38 and the stress-activated protein kinase/c-Jun N-terminal kinase (SAPK/JNK) cascades are responsible for stress adaptation, while the extracellular signal-regulated kinase (ERK) cascade is involved in mitogenic stimuli and differentiation. In agreement with Hirt (1997) and Tena and Renaudin (1998), MAPKs might also be involved in signal transduction of several environmental factors in plants; thus their survival in a permanently changing environment has required development of sophisticated defense and adaptation mechanisms [3]. ERKand ERK2 are members of the Mitogen-activated protein kinase (MAPK) family of signaling proteins and play key roles in the transduction of extracellular stimuli into cellular responses. Induction of this signaling cascade leads to the phosphorylation of several target proteins that regulate cellular fate and other physiological processes.

The ultimate effects of ERK1/2 activation are determined by the phosphorylation of its downstream effectors located in the cytoplasm and nucleus, as well as in other cellular compartments. Indeed, the ubiquitous nature of ERK1/2 action is reflected in an ever-expanding list of ERK1/2 substrates. From an evolutionary standpoint, MAPK signaling pathways, other than ERK, were already operating in the common ancestor of plant and animal kingdoms, probably as early as 1400 million years ago. MAPKs are a family of serine/threonine kinases that play a central role in transducing extracellular cues into a variety of intracellular responses ranging from lineage specification to cell division and adaptation [4].

Conventional MAP kinases comprise ERK1/ERK2, which are substrates of MAPKs. A typical MAP kinases include ERK1/ERK2, much less is known about the regulation, substrate specificity and physiological functions.

This survey provides an insight into the general sequence features of Dunaliella proteomic organization, and might facilitate our further study of the molecular mechanism of stress tolerance using Dunaliella as a model.

In the present work, we adopted a functional proteomic approach to gain insights into ERK-dependent signalling in Dunaliella. While both ERK1 and 2 are found in D. viridis, we focused our attention in this initial study on ERK1/2. Two 446 and 395 bp polynucleotides from D. viridis with high homologies to published sequences of ERK1 and ERK2 were sequenced, and submitted to GenBank. Using this sequence, we were able to investigate the general features of the Dunaliella proteomic sequence. These sequence features were further verified by other Dunaliella proteomic sequences available from the database.

Protein data bank (PDB) is an Internet service that provides automated structure prediction and analysis tools that can be used to infer protein structural information from genomic data. The servers use the first fully automated structure prediction procedure that produces a model for an entire protein sequence in the presence or absence of sequence homology to protein(s) of known structure. PDB parses input sequences into domains and builds models for domains with sequence homology to proteins of known structure using comparative modeling, and models for domains lacking such homology using the structure prediction method. Domain predictions and molecular coordinates of models spanning the full-length query are given as results. The server can also utilize nuclear magnetic resonance (NMR) constraints data provided by the user to determine protein structures using the protocol. These tools can be used in conjunction with current structural proteomic initiatives to help accelerate structure determination and gain structural insight. Additionally, since multidomain proteins are often difficult to crystallize and many are too large for NMR structure determination, domain prediction using PDB can aid structural proteomic efforts by expanding the pool of targets from which structures can be determined [5].

Basic local alignment search tool (BLAST) algorithm is the most widely used programs in similarity searches mostly because of its speed and sensitivity. While the use of BLAST has been traditionally restricted to the identification of DNA or proteins similar to a query sequence, in the last years it has extended to searches of similarity through large sequences in order to identify new regions of interest to solve structures. Consequently, the BLAST results obtained form the comparison of a DNA or protein query sequence with databases.

To assess whether a given alignment constitutes evidence for homology, it helps to know how strong an alignment can be expected from chance alone. In this context, «chance» can mean the comparison of (i) real but Каразинские естественнонаучные студии Каразінські природознавчі студії Karazin natural science studios non-homologous sequences; (ii) real sequences that are shuffled to preserve compositional properties; or (iii) sequences that are generated randomly based upon a DNA or protein sequence model. Analytic statistical results invariably use the last of these definitions of chance, while empirical results based on simulation and curve-fitting may use any of the definitions. The parser, which is similar to the program, and converts the information about each high scoring pairwise alignment (HSP) to one text line. To analyze the BLAST algorithm and its refinements, we need first to review the statistics of high-scoring local alignments. BLAST employs a substitution matrix, which specifies a score sij for aligning each pair of amino acids i and j. Given two sequences to compare, the original BLAST program seeks equal-length segments within each that, when aligned to one another without gaps, have maximal aggregate score. Not only the single best segment pair may be found, but also other locally optimal pairs (3.5–7), whose scores cannot be improved by extension or trimming. Such locally optimal alignments are called ‘high-scoring segment pairs’ or HSPs.

References 1. Hejazi MA., Barzegari A., Hosseinzadeh Gharajeh N., Hejazi MS. Introduction of a novel 18S rDNA gene arrangement along with distinct ITS region in the saline water microalga Dunaliella // Saline Systems. – 2010. – N6. – P. 1-10.

2. Premkumar L., Greenblatt HM, Bageshwar UK, Savchenko T., Gokhman I.,Joel L. Sussman JL, Zamir A. : Three-dimensional structure of a halotolerant algal carbonic anhydrase predicts halotolerance of a mammalian homolog // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2005. – 102. – P. 2493-2498.

3. Jimenez C., Cosso BR, Rivard CJ, Berl T., Juan M. Capasso JM, : Cell division in the unicellular microalga Dunaliella viridis depends on phosphorylation of extracellular signal-regulated kinases (ERKs) // J.

Exp. Botan. – 2007. – 58. – P. 1001-1011.

4. Galli S., Jahn O., Hitt R., Hesse D., Opitz L., Plessmann U., Urlaub H., Poderoso JJ, Jares-Erijman EA, Jovin T.M. : A New Paradigm for MAPK: Structural Interactions of hERK1 with Mitochondria in HeLa Cells // Plos one. – 2009. – 4. – P. 1-18.

5. Altschul SF, Madden TL, Schffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ, : Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs // Nucleic Acids Res. – 1997. – 25. – P. 33893402.

СВЕРХКРИТИчЕСКИЕ ФЛЮИДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Рудась А.Н.1, Комаристая В.П.ООО «Экобиотон», г. Харьков Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, г. Харьков Переход к технологиям, построенным по принципам природных циклов, является одним из подходов к улучшению состояния окружающей среды. Для технологий, использующих в качестве экстрагентов или реакционных сред органические растворители, такой альтернативой являются сверхкритические флюидные технологии с использованием диоксида углерода, в последние десятилетия широко внедряемые в мире. Особенно актуальным является внедрение сверхкритических флюидных технологий на основе CO2 в производство веществ растительного происхождения для пищевой, фармацевтической и парфюмерно-косметический промышленности, так как использование традиционных технологий сводит на нет заявляемую производителями «натуральность» таких продуктов вследствие неизбежного присутствия в них следов органических растворителей.

Задача цикла работ, проводимых на базе ООО «Экобиотон» - разработка технологий производства различных продуктов из растительного сырья с использованием сверхкритического CO2.

Сверхкритическим флюидом называют состояние вещества при давлении и температуре выше критических. При сверхкритических давлениях и температурах отсутствует граница между жидкой и газообразной фазой, и вещество приобретает свойства, промежуточные между свойствами газа и жидкости. Для диоксида углерода критическими являются давление 73,8 бар и температура 304,1 К. Вязкость и диффузионная способность флюидов приближаются к таковым газов, а плотность и растворяющая способность – к таковым жидкостей. Это делает сверхкритические флюиды практически идеальными экстрагентами.

Сверхкритический CO2 является неполярным растворителем. Спектр неполярных соединений, растворимых в сверхкритическом CO2, шире, чем для любого из известных органических растворителей. Он Каразинские естественнонаучные студии Каразінські природознавчі студії Karazin natural science studios может быть расширен в полярную область добавлением небольших количеств полярных сорастворителей (модификаторов, энтрейнеров), из которых предпочтительным является этанол, в силу его натурального происхождения. Тотальные экстракты растительного сырья, полученные с помощью сверхкритического CO2, по качественному и количественному составу природных соединений богаче экстрактов, полученных с помощью традиционных технологий, и не содержат посторонних примесей.

Нерастворимыми для сверхкритических флюидов являются только высокомолекулярные соединения: белки, олиго- и полисахариды, нуклеиновые кислоты, другие природные полимеры. Тем не менее, и они могут быть получены путем отмывки от низкомолекулярных веществ сверхкритическими растворителями. В сверхкритических средах сохраняется активность многих ферментов [1]. Комбинируя сверхкритическую экстракцию с технологией иммобилизованных ферментов, либо с предобработкой сырья гидролитическими ферментами можно выделить природные полимеры в индивидуальном виде.

Уникальным свойством сверхкритических флюидов является также то, что изменяя давление и температуру в пределах сверхкритической области, можно изменять растворимость в них отдельных соединений. Это позволяет избирательно извлекать из сырья, а также избирательно осаждать из экстрактов отдельные компоненты. В сверхкритических средах реализованы такие способы тонкой очистки веществ, как сверхкритическая дистилляция в колоннах и сверхкритическая препаративная хроматография [2]. Таким образом, с помощью сверхкритических флюидных технологий можно извлечь из растительного сырья и выделить в чистом виде практически любое соединение.

Диоксид углерода дешев, инертен, взрывобезопасен, не горюч. Сверхкритические процессы экстракции и разделения веществ осуществляются при температурных режимах, не вызывающих термического разложения природных соединений, в отсутствие света и окисляющего действия кислорода. Сверхкритические среды обладают стерилизующим эффектом и препятствуют микробной контаминации продуктов.

Сверхкритические технологии характеризуются низкими эксплуатационными затратами. Растворители циркулируют в замкнутом цикле и используются вторично. Сточные воды и токсичные выбросы в атмосферу отсутствуют. Оборудование для сверхкритических технологий герметично, автоматизировано и соответствует стандартам GMP. На рынке имеются поставщики, предлагающие данное оборудование по приемлемым ценам [3].

В 2010 году нами отработаны сверхкритические технологии получения комплекса эфирных масел (из плодов моркови, присемянника мускатного ореха), жирных масел (из семян арахиса, сои, рапса, льна).

Ведется работа над другими видами исходного растительного сырья и получаемых продуктов.

Pages:     | 1 |   ...   | 86 | 87 || 89 | 90 |   ...   | 101 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.