Введение к работе
Актуальность_пр_облемы. Интерес к низкомолокуляршм полишпти-дам растительного происхождения вызван тем, что многие из них яв-
. :' ': - , : . :.v ; . iy.V :.-ляится 'действующим антибактериальным, ^антимикр^ннм.'.'каіщеіроста-
"''' .'.' : ". ' "'''''. ''.' ': '..'.<:. " ''і. ГС- '.''it: '\- ' ' ' тическим и канцеропрофидактическим и т.п..'начрлом*;в-.экстрактах
различных частей растений, используемых в качестве лечебных и профилактических средств. К данному классу веществ, обладающих также токсическим действием на животные и бактерии, относятся и полипептиды - тионины. Этот класс включает высокоосновныэ полипептиды с молекулярной массой от 5 до 6 кД, выделенные из различных растительных организмов и обладающие рядом общих свойств, как то: антибактериальные и антиканцерогенные; . вызывающие гемолиз эритроцитов, активизирующие эндогенные фосфэлипазы и др. До настоящего времени остается неясным вопрос о роли указанных полипептидов в растительном организме. По молекулярной массе и аминокислотному составу их тау дно отнести как к структурным, так и к Функциональным элементам _астительной клетки, однако, предполагается, что их роль заключается в регуляторних и защитных процессах [Vernon et al., 19851. Поэтому, актуальным является, с одной стороны, изучение механизма токсического действия тионинов на различные клетки и субклеточные структуры животных и бактерий и, с другой, - их возможная роль в функционировании растительного организма. В случае выполнения тионкнами защитных функций эти задачи практически перекрываются. Реализация биологических Функций тионинов и подобных им белков происходит ччроз действие их на биологические мембраны. В то ке е^эмя мвмОранотропнно сг""йстеэ растительных полипептидов данного класса остаются практически неизученными, хотя радача подобного исследования мож^т 'ыть значительно облегчена при использовании большого экспериментального и теоретического материала, полученного при Лучении и-.хжл?мг-.
мембранотропного действия голипептидов из ядов змий. Это подтверждается и тем, что в ряде исследований показано схожесть мест связывания белков класса тиошшов и цитотоксинов на биолої'ических мембранах fKarlsson, 1979;0aorlo е Castro, Vernon, 19893.
Для выяснения механизма мембранотропного действия тионинов необходимо использование как биологических мембран, так и модельных систем. Использование модельных систем является важным для .однозначной интерпретации данных, полученных на . биологических мембранах. Основным моментом является выбор состава модельных систем таким образом, чтобы они огражали состав липидного матрик-са. нативных систем с целью. выявления места и характера влияния тионинов в животном и бактериальном организмах.
Настоящая работа представляет собой, часть фундаментальных
исследований, проводимых в лаборатории физико-химических методов
исследования института биоорганической химии им. академика
Садыкова А.С. АН, РУ в соответствии с постановлением ГКНТ. РУ по
проблеме 2.28.8. "Структура и функция биологических мембран"-
I99I-I995 гг., Г.Р. 0I9IO023228. . .
Цель_и_задачи_нсследования. Целью настоящей работы явилось изучение функциональных и структурных'изменений в биологических и исскуственных мембрйнах,, вызываемых тионином, выделенным из Pyruiarla pubem (Г тионином). В ходе исследования решались следующие задачи:
. - анализ структуры полипептидов класса тионинов и построение их филогенетического древа;
исследование влияния Р таонина на энергетические параметры клоток животных, электрофизиологическую и Са^-АТФазиую активности;
установление и рыявленио'зависимости меморяггмэдифицируще-
"-г'?г>і!я тигнина от липидного состава модельных систем; I ,;:"-.чр л ? ни * таду;птроБпнного Г тионином n;v."--<"'-u-'-ro превра-
щения лішидного матрикса и изучание происходящих при этом функциональных нарушений биологических момбран (проницаемость, мек-мембранные взаимодействия);
. .;,- изучение влияния Р тионина на процерсы'Гфосфолипэзной .актив'-' ности и' перекисного окисления-ііилидйв;; ';'>.'' .,', r;v.;A'Jjv. '-' '} '
- исследование схожести механизмов мембранотропного действия Р тионина и цитотоксинов из яда среднеазиатской кобры.
Для решения поставленных задач были использованы методы ЭПР спиновых зондов и меток, ЯМР на ядрах 1Н и 31Р, дифференциальной сканирующей микрокалориметрии, полярографометрии, а также различные метода биохимического анализа.
Научная новизна и Щ>ак323 52532^25 Е2ї5ь?.!!7.25
исследования^ Впервые проведен сравнительный структурный анализ мембраноактивных полипептидов двух классов - тионинов и цитотоксинов. Найдены уникальные аминокислотные последовательности в полипептидной цепии тиокинов, ответственные за присущие им функции. Построено эволюционное древо Оэлков класса тиошшов с уточнением их филогенетического родства, что позволит в дальнейшем прогнозировать свойства различных представителей этого класса, в случае, если будет изучен хотя бы один, например, Р тионин. Предложеїш модели вторичной укладки политіептидной цепи молекулы Р тионина и ее внедрения в липидный матрикс биомембран^ Впэрвые получены данные по влиянию Р тионина на энергетические параметры клеток, на
о.
электрофизиологическую и Са -АТФэзную активности, что появолтло более полно охватить эффект биологического д'-Я'-'п-ия данного полипептида. Показано, что необходимым условием рзаимодойс.^ия Р тионина с мембранами является присутствие кислых липид' л, и'что в данных системах Р тионин индуцирует проницаемость мембран для ионов феррицианида, образование небислойных структур, ио'кмембранкнй обмен липидным материалом. Впервые установлено, что при спроде-
летшх условиях тионин является синергастом действия экзогенных
фосфолипаз и индукторов перекисного окисления липидов. Получены
прямые доказательства схожести механизма действия растительногр
; токсина тионина . й' ідатотрксинові :Ус1, 'я,-.Ус5.'из ^да} среднеазиатской
кобры. ' :;..' і.... ' "... j .';'{ .w;"v!--
Результаты работы позволяют выявить некоторые структурно-функциональные аспекты механизма мембранотропного действия токсина растительного происхождения тионина, выделенного из Pyrularla pubera, и дополняют наши знания о роли полипептидов класса тио-нинов в растительном организме, а так же способствуют более эффективному использованию копмонентов растительных экстрактов е 'научной и медицинской практике.
Апробация работа. Материалы диссертации докладывались на Первой коьфэренции биохимиков Таджикистана, (сентябрь 1993), на 2ч» симпозиуме по биохимии клеточных- мембран, (Италия, сентябрь-октябрь, 1993), на Второй конференции биохимиков Узбекистан; (ноябрь 1993), на семинаре лаборатории физико-химических методо! исследования ИБОХ АН РУ (1990, 1993).
ПїбликадиИі По теме диссертации опубликованы 4 статьи і научных журналах и тезисы 3 докладов.
Стуктхр_а_и_рб^ем_2аботыл Диссертация состоит из введения
трех глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы
і приложения. Диссертация представляет собой рукопись н
130 страницах, включает 31 рисунок, 4 таблицы. Список цитируемо
литературы содержат 129 ссылок.
