Порівняльна характеристика тіамінзв"язуючих білків мозку, печінки та нирок щурів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ БІОХІМІЇ ім. УДК 577.164.11:577.112 дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наукНауковий керівник - доктор біологічних наук, членкор. НАН України ДОНЧЕНКО Георгій Вікторович, завідувач відділу біохімії коферментів Інституту біохімії ім. Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор ВИНОГРАДОВА Руфіна Петрівна, Інститут біохімії НАН України; доктор біологічних наук, професор КІБІРЄВ Володимир Костянтинович, завідувач відділу хімії білка Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України. Захист відбудеться “20” вересня 2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.240.01 в Інституті біохімії ім.Сюди слід віднести білки, які транспортують вітаміни та коферменти, білки-ферменти, в результаті взаємодії з котрими проявляється коферментна дія вітамінів, а також мембранні і внутрішньоклітинні білки, що беруть участь в реалізації некоферментних функцій вітамінів та їхніх природних метаболітів в організмі людини і тварин [Донченко та ін., 1992]. В аспекті розшифрування молекулярних процесів, що лежать в основі некоферментних функцій вітаміну В1 (тіаміну), велике значення має дослідження властивостей тіамінзвязуючих білків ссавців (ТЗБ). Палладіна НАН України вперше ізольовано та частково досліджено властивості тіамінзвязуючого білка мозку щурів [Постоєнко, 1987]. На сьогоднішній день, завдяки успіхам генетичних досліджень, достовірно зясовано, що саме вроджені дефекти у синтезі одного із білків, які звязують тіамін, а саме, тіамінтранспортуючого білка, є первинною причиною тіамінзалежної мегалобластичної анемії [Neufeld, 2001]. 4) зясувати, чи властиві тіамінзвязуючим білкам печінки та нирок ферментативні властивості, які характерні для тіамінзвязуючого білка мозку;Для зясування наявності тіамінзвязуючих білків в печінці та нирках щурів ми визначали розподіл специфічної тіамінзвязуючої здатності в субклітинних фракціях, виділених з цих тканин. Для виділення тіамінзвязуючих білків з тканин печінки, нирок та мозку щурів застосовано афінну хроматографію. Завдяки використаним методичним підходам ми отримали препарати тіамінзвязуючих білків мозку, печінки та нирок щурів з тіамінзвязуючою здатністю: 3,3 нмоль/мг білка, 2,5 нмоль/мг білка, 3,6 нмоль/мг білка, ступенем очистки - 702, 658, 679 разів, відповідно (табл. Розрахована таким чином молекулярна маса тіамінзвязуючих білків мозку, печінки та нирок дорівнювала 98 КДА. Таким чином, проведені дослідження та їх аналіз вказують на те, що процес взаємодії [14С]тіаміну з ТЗБ печінки, нирок та мозку має подібні характеристики: носить насичуючий характер в діапазоні досліджуваних концентрацій тіаміну; наявність на білках двох центрів звязування - з більшою та меншою спорідненістю до тіаміну; близькі значення констант дисоціації.Для зясування молекулярних процесів, які лежать в основі некоферментних функцій тіаміну, суттєве значення мають дослідження тіамінзвязуючих білків ссавців. На сьогоднішній день є достеменні відомості лише про тіамінзвязуючий білок мозку щурів, а питання про наявність подібних білків в інших тканинах та їхню можливу роль залишалось відкритим. Нами вперше виділено та охарактеризовано тіамінзвязуючі білки печінки та нирок щурів. Встановлено, що тіамінзвязуючі білки печінки та нирок аналогічно білку мозку мають молекулярну масу близько 100 КДА.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Для зясування молекулярних процесів, які лежать в основі некоферментних функцій тіаміну, суттєве значення мають дослідження тіамінзвязуючих білків ссавців. На сьогоднішній день є достеменні відомості лише про тіамінзвязуючий білок мозку щурів, а питання про наявність подібних білків в інших тканинах та їхню можливу роль залишалось відкритим. Нами вперше виділено та охарактеризовано тіамінзвязуючі білки печінки та нирок щурів. Встановлено, що вони специфічно взаємодіють з тіаміном та беруть участь в обміні його біологічно активних похідних, і ці функції є універсальними для всіх досліджуваних тканин організму.

2. Встановлено, що тіамінзвязуючі білки печінки та нирок аналогічно білку мозку мають молекулярну масу близько 100 КДА. Всі досліджувані тіамінзвязуючі білки містять у своєму складі дві різні субодиниці з молекулярною масою 63 КДА та 35 КДА.

3. Показано, що тіамінзвязуючі білки з різних тканин близькі за амінокислотним складом. Для них зафіксовано високий вміст моноамінодикарбонових амінокислот, характерних для більшості тіамінзвязуючих білків, та гідрофобних амінокислот, які властиві білкам мембранного походження.

4. Тіамінзвязуючі білки мають високу спорідненість до тіаміну та дві ділянки звязування ліганду з Kd1 0,63±0,16 і Kd2 8,6±1,8 МКМ для тіамінзвязуючого білка печінки, нирок - Kd1 0,45±0,11 і Kd2 7,5±1,5 МКМ та мозку - Kd1 0,30±0,17 і Kd2 8,1±2,6 МКМ.

5. Доведено, що тіамінзвязуючі білки мозку, печінки та нирок за своєю природою є біфункціональними: вони здатні як специфічно взаємодіяти з тіаміном, так і гідролізувати його фосфорні ефіри, особливо тіамінтрифосфат. Реакція гідролізу тіамінтрифосфату залежить від наявності іонів Mg2 та оптимальна при РН 7,4.

6. В мозку тіамінзвязуючий білок локалізований переважно в синаптичних везикулах та плазматичній мембрані синаптосом, а в тканинах печінки та нирок - в плазматичній мембрані клітин.

1. Янчій О.Р., Пархоменко Ю.М., Донченко Г.В. Характеристика тіамінзвязуючих білків мозку, печінки та нирок щурів // Укр. біохім. журн. - 2001. - Т.73, №3. - С. 107-111 (здобувачем проведено експериментальні дослідження, аналіз одержаних результатів, їх математичну обробку, підготовлено статтю до друку).

2. Пархоменко Ю.М., Протасова З.С., Янчий О.Р., Хосла К., Донченко Г.В. // Локализация тиаминсвязывающего белка в синаптосомах из головного мозга крыс // Нейрофизиология. - 2001. - Т.33, №3. - C. 161-165 (здобувач приймав участь у проведенні експериментів та виконував математичну обробку отриманих даних).

3. Янчий О.Р., Пархоменко Ю.М., Донченко Г.В. Внутриклеточная локализация тиаминсвязывающих белков печени и почек крыс // Укр. біохім. журн. - 2003. - Т.75, №6. - С. 111-114 (здобувачем проведено експериментальні дослідження, аналіз та інтерпретацію одержаних даних, їх математичну обробку, підготовлено матеріали статті до друку).

4. Yanchiy O.R., Parkhomenko Yu.M., Donchenko G.V. // Acethylcholine interaction with rat brain thiamine binding protein // Fifth IBRO world congress of neuroscience. - Jerusalem, Israel, 1999. - P.170.

5. Янчій О.Р., Пархоменко Ю.М., Донченко Г.В. Властивості тіамінзвязуючих білків мозку, печінки та нирок щурів // Укр. біохім. журн. - 2000. - Т.72, №6. - С. 122-123.

6. Янчий О.Р., Пархоменко Ю.М., Донченко Г.В. Биологическая активность тиаминсвязывающих белков мозга, печени и почек крыс // Материалы Междунар. научн. конф. "Биологически активные соединения в регуляции метаболического гомеостаза". - Гродно: НАН Беларуси, 2000. - Т.2. - С.321-323.

7. Янчий О.Р., Пархоменко Ю.М., Донченко Г.В. Специфические тиаминсвязывающие белки из различных органов крыс // 5ая пущинская конференция молодых ученых “Биология - наука 21го века”. - Пущино, 2001. - С.70-71.

8. Янчій О.Р. Дослідження тіамінтрифосфатазної активності тіамінзвязувальних білків мозку, печінки та нирок щурів // Укр. біохім. журн. - 2002. - Т.74, №4а (додаток 1). - С. 94.