Введение к работе
Актуальность проблемы.
За последние 20 лет в области изучения гемоглобинов в связи с открытием новых представителей этого суперсемейства белков произошел переворот. Изучение новых гемоглобинов привело к выяснению важности таких функций этих белков, как детоксикация и детекция N0, которые, как полагают многие ученые, являются первичными функциями гемоглобинов. В свете этих данных возникла необходимость изучения альтернативных функций и легоглобина - растительного гемоглобина бобовых, функционирование которого, по-видимому, не ограничивается только переносом кислорода к микросимбионту симбиотической азотфиксирующей системы. Также очень важным является изучение физиологических внешних лигандов гемоглобина, модулирующих его активность по отношению к активным формам кислорода и азота.
Цель и задачи работы. Целью работы было исследование влияния физиологических лигандов на функционирование легоглобина, в том числе и при посттрансляционной модификации в условиях in vivo и in vitro.
В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:
Изучить влияние редокс-медиаторов на рост клеток Escherichia coli, содержащих ген легоглобина, и синтез Lba клетками Е. coli;
Определить характер соединений, модифицирующих легоглобин;
Изучить влияние модификации легоглобина на его функционирование, в том числе в условиях окислительного и нитрозативного стресса;
Изучить влияние динитрозильных комплексов железа, связанных с гемоглобином, на степень окислительной модификации гемоглобина.
Научная новизна. Показано, что легоглобин в системе in vivo может образовывать нитрозильные комплексы с гемовым и негемовым железом. Впервые показано, что динитрозильные комплексы железа, связанные с гемоглобином, защищают его от окислительной деструкции. Также впервые установлено, что легоглобин, выделенный из клубеньков, содержит долю гликозилированного Lb, устойчивого к действию гидропероксидов. Продукты гликоокисления, связанные с белками, могут функционировать как кофакторы в окислительно-востановительных реакциях, причем реакция взаимодействия модифицированного легоглобина с Н2О2 при определенных концентрациях субстрата протекает в автоколебательном режиме. Показано, что ранее обнаруженные в клубеньках бобовых низкомолекулярные восстановители (В и R), скорее всего, представляют собой продукты гликозилирования аминокислот и пептидов.
Практическая ценность работы. Полученные в работе данные могут помочь выяснению механизмов ответа азотфиксирующей системы на окислительный, нитрозативный и карбонильный стресс, что важно для селекции бобовых растений, устойчивым к внешним воздействиям, а также при их выращивании в неблагоприятных условиях. Гликозилированный легоглобин может быть использован как маркер физиологического состояния корневых клубеньков. Разработанный метод определения концентрации гемоглобинподобных белков может быть применен для изучения гемоглобинов разного происхождения, в том числе в гетерогенных смесях.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и 9 таблиц. Список цитируемой литературы включает 345 наименований, из них 290 работ зарубежных авторов.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на:
Всероссийской конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков». (Ярославль, 2003), Межвузовской научной конференции «Биология растений в новом тысячелетии» (Калининград, 2007), XIV и XV международных конференциях «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии», сателлитный симпозиум «Окислительный стресс и свободнорадикальные патологии» (Гурзуф, Украина, 2006, 2007). Доклад на XV международной конференции «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии» был отмечен как лучший доклад молодого ученого.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ (4 статьи, 5 тезисов).
