Порівняльна характеристика структурних властивостей гемоглобінів та показників еритроцитарного метаболізму у представників класу ссавців і класу риб - Автореферат

Міністерство освіти і науки України Таврійський національний університет ім. УДК547.963.4:577 дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наукРоботу виконано у Таврійському національному університеті ім. Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Коношенко Світлана Володимирівна Таврійський національний університет ім. Вернадського, завідувач кафедри біохімії. фіційні опоненти: доктор біологічних наук, членкор. Захист відбудеться “12“ січня 2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 у Таврійському національному університеті ім. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Таврійського національного університету ім.Результати всебічного вивчення гетерогенних систем білків набувають загальнобіологічну значимість, оскільки дозволяють судити про специфіку процесів адаптації на рівні окремих молекул, взаємозалежності структури і функції біополімерів, молекулярних основах біохімічної еволюції живого. Оскільки більшість досліджень перекисного окислення ліпідів стосується ссавців, цікаво порівняти ці результати з отриманими для риб із метою більш глибокого розуміння процесів пероксидації як у гідробіонтів, так і у наземних хребетних (Бобкова А.Н., 1997; Грубінко В.В., Леус Ю.В., Арсан О.М., 1996; Грубінко В.В., Леус Ю.В., 2001). Вивчення еритроцитарного метаболізму у філогенетичному аспекті також є важливим, оскільки дослідження в цьому напрямку можуть дозволити краще зрозуміти механізми молекулярної еволюції, взаємозвязок обмінних процесів в еритроцитах, та їх вплив на структурно-функціональний стан гемоглобіну (Маслова М.Н., Солдатов А.А., Тавровська Т.В., 1988; Маслова М.Н., Тавровська Т.В., 1991). Метою роботи було дати філогенетичну оцінку розходжень у структурних параметрах гемоглобіну, інтенсивності процесів пероксидації та активності антиоксидантної системи, а також процесів утилізації глюкози в еритроцитах у представників двох класів хребетних - ссавців і риб. Предметом дослідження стали структурні параметри гемоглобіну, їх окислювальна модифікація, стан антиоксидантної системи в еритроцитах і процесів перекисного окислення ліпідів у плазмі, мембрані і гемолізаті еритроцитів, внутрішньоеритроцитарний метаболізм глюкози.Матеріалом досліджень були плазма крові, мембрани і гемолізат еритроцитів, а також головні і мінорні фракції гемоглобінів. Як показали наші дослідження, у вмісті загальних ліпідів і продуктів перекисного окислення в плазмі, мембранах і гемолізаті еритроцитів окремих представників класу ссавців і класу риб простежується видова специфічність (таблиця 1). У групі представників ссавців в еритроцитах людини вміст гідроперекисів в 3,8 разів вище в мембранах і в 2 рази нижче в гемолізаті в порівнянні з еритроцитами бика і свині, і ці відмінності носять реципрокний характер із високим рівнем негативної кореляції (r=-0,95). Як показали наші дослідження, рівень вмісту ТБК активних продуктів у плазмі, мембранах і гемолізаті еритроцитів загалом вищий у представників класу риб в порівнянні з ссавцями. Звертає на себе увагу той факт, що в порівнянні з гемоглобінами ссавців, для яких характерно переважання продуктів окислювальної модифікації нейтрального характеру, у представників класу риб є гемоглобіни як з переважанням продуктів окислювальної модифікації нейтрального характеру: короп (2,049 од.опт.пл і 0,530 од.опт.пл) і судак (0,505 од.опт.пл і 0,135 од.опт.пл), так і фракції з переважанням продуктів окислення основного характеру: карась (0,376 од.опт.пл і 0,097 од.опт.пл) і 1а мінорна фракція гемоглобіну коропа (0,260 од.опт.пл і 0,041 од.опт.пл).Встановлено, що процеси пероксидації і стан антиоксидантного захисту в еритроцитах окремих представників класу риб і класу ссавців мають певний звязок із внутрішньоеритроцитарним метаболізмом глюкози і характеризуються видовою і філогенетичною специфічністю. Показано перевагу рівня гідроперекисів і ТБК-активних продуктів у плазмі крові, мембранах і гемолізаті еритроцитів риб у порівнянні із ссавцями. Для всіх досліджених видів хребетних збільшення вмісту ТБК-активних продуктів спостерігається у напрямку: плазма мембрани еритроцитів гемолізат еритроцитів. Показано, що процеси окислювальної модифікації гемоглобінів, деякою мірою, залежать від характеру їхньої внутрішньомолекулярної структури. Гемоглобіни риб відрізняються більшою щільністю упакування центральних ділянок молекули і меншим обємом гідрофобних порожнин у порівнянні з гемоглобінами ссавців, що характеризуються великим обємом гідрофобних порожнин і меншою гідрофобністю зон сорбції ФНА.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Встановлено, що процеси пероксидації і стан антиоксидантного захисту в еритроцитах окремих представників класу риб і класу ссавців мають певний звязок із внутрішньоеритроцитарним метаболізмом глюкози і характеризуються видовою і філогенетичною специфічністю.

2. Показано перевагу рівня гідроперекисів і ТБК-активних продуктів у плазмі крові, мембранах і гемолізаті еритроцитів риб у порівнянні із ссавцями. Для всіх досліджених видів хребетних збільшення вмісту ТБК-активних продуктів спостерігається у напрямку: плазма мембрани еритроцитів гемолізат еритроцитів.

3. Встановлено, що всі досліджені гемоглобіни піддаються окислювальної модифікації. У більшій мірі ці процеси здійснюються в еритроцитах представників класу риб. Показано, що процеси окислювальної модифікації гемоглобінів, деякою мірою, залежать від характеру їхньої внутрішньомолекулярної структури.

4. Показано добре виражену консервативність рівня гідрофобності центральних зон молекули гемоглобінів у межах одного класу хребетних. Гемоглобіни риб відрізняються більшою щільністю упакування центральних ділянок молекули і меншим обємом гідрофобних порожнин у порівнянні з гемоглобінами ссавців, що характеризуються великим обємом гідрофобних порожнин і меншою гідрофобністю зон сорбції ФНА.

5. Встановлено, що еритроцити ссавців характеризуються більшим вмістом гемоглобіну у порівнянні з еритроцитами риб. Процес неферментативного глікозилювання гемоглобіну має універсальний характер. У низці вивчених хребетних найбільш значним вмістом метформи гемоглобіну характеризуються еритроцити риб.

6. У порівнянні із ссавцями еритроцити риб характеризуються більш високим рівнем активності антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутази і каталази). Встановлено філогенетичні особливості залежності активності супероксиддисмутази від вмісту гідроперекисів у гемолізаті еритроцитів. Для представників класу риб залежність даних біохімічних показників має прямий характер, тоді як для представників класу ссавців - зворотний.

7. Для еритроцитів риб показана порівняно висока інтенсивність процесів утилізації глюкози. Актівність гексокінази і глюкозо-6-фосфат-дегідрогенази і рівень АТФ в еритроцитах риб вище у порівнянні з еритроцитами ссавців.

1. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Сравнительная характеристика показателей перекисного окисления липидов в плазме крови, в мембранах и гемолизате эритроцитов у представителей класса млекопитающих // Ученые записки ТНУ. - 2001. - Т.14(53),№1. - С.60 - 64.

2. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Зависимость окислительной модификации гемоглобинов отдельных представителей класса млекопитающих от характера их внутримолекулярной структуры // Ученые записки ТНУ. - 2001. - Т.16(55),№1. - С.52 - 54.

3. Гідулянов А.О., Коношенко С.В. Внутрішньомолекулярна структура та окиснювальна модифікація головних фракцій гемоглобінів окремих представників ссавців // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2002. - №4(20). - С.10 - 14.

4. Коношенко С.В., Гидулянов А.А. Зависимость окислительной модификации гемоглобина от его внутримолекулярной структуры и перекисного окисления липидов в эритроцитах // Труды крымского государственного медицинского университета им. С.И. Георгиевского /Проблемы, достижения и перспективы развития медикобиологических наук и практического здравоохранения / - 2001. - Т.137,№1. - С.193 - 196.

5. Коношенко С.В., Гидулянов А.А. Внутримолекулярная структура и окислительная модификация главных фракций гемоглобинов отдельных представителей млекопитающих и рыб // Біополімери і клітина. - 2003. - Т.19,№6. - С.521 - 525.

6. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Сравнительная характеристика показателей перекисного окисления липидов в плазме крови, в мембранах и гемолизате эритроцитов у представителей класса рыб и млекопитающих // Материалы Х международного симпозиума “Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье”. Алушта. - 2001. - С.907 - 908.

7. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Исследование структуры главных фракций гемоглобинов отдельных представителей позвоночных // Материалы ХІ международного симпозиума “Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье”. Алушта. - 2002. - С.773 - 774.

8. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Внутримолекулярная гидрофобность и окислительная модификация главных фракций гемоглобинов отдельных представителей млекопитающих // Труды научной конференции, посвященной 100 - летию со дня рождения акад. И.Н.Буланкина. Харьков. - 2001. - С.34 - 35.

9. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Активность гексокиназы, глюкозо - 6 - фосфат - дегидрогеназы и содержание АТФ в эритроцитах млекопитающих и рыб // Материалы ХІІ международного симпозиума “Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье”. Алушта. - 2003. - С.862 - 864.

10. Гидулянов А.А., Коношенко С.В. Активность супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионредуктазы в эритроцитах млекопитающих и пресноводных рыб // Материалы ХІІ международного симпозиума “Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье”. Алушта. - 2003. - С.865 - 866