Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время уделяется значительное внимание биохимическому тестированию воздействия различных экотоксикантов на живые организмы [Антонов В.К., 1991; Бондарева Л.А., 2002; Егорова Т.А., 2004]. В свою очередь любые нарушения в жизнедеятельности организма начинаются с изменения присущих ему в норме биохимических процессов. Рост и развитие гидробионтов, и их ответные реакции на воздействие внешней среды опосредуется совокупностью метаболических процессов в их организме. Процессы метаболизма в свою очередь, как известно, контролируются ферментами [Белозерский М.А., Дунаевский Я.Е., 1999; Reich Е., Rifldn D.B., Shaw E., 1975].
Одним из наиболее перспективных приемов индикации загрязнения является изучение реакции на него протеолитических ферментов, как инструментов протеолиза – непременного фундаментального процесса обмена веществ в организме животных, обеспечивающего распад белков, пополняющего аминокислотный фонд клеток, участвующего в росте, делении и гибели клеток [Куцый Н.П., Кузнецова Е.А., Газиев А.И., 1999; Нейфах А.А., Тимофеева М.Я., 1977].
В последние годы был проведен ряд экспериментальных работ, в которых установлено, что моллюски представляют собой весьма перспективный тест-объект изучения воздействия различных групп токсикантов (галогенорганические соединения, фенольные соединения, ионы тяжелых металлов и пр.) на ферментные системы гидробионтов, что может быть использовано для оценки уровня загрязнений водной среды. Соответствующие данные были получены в отношении нуклеаз, фосфатаз и дегидрогеназ [Попов А.П., 2002; Цветков И.Л., 2009]. В тоже время ферменты белкового обмена у гидробионтов мало изучены. Мы продолжили исследование в этом направлении, и основной целью данной работы стала характеристика изменения протеолитической активности ферментов живородки речной Viviparus viviparus под воздействием токсикантов различной химической природы.
Исследование протеолитического комплекса ферментов в печени живородки речной представляет интерес не только для выяснения их роли в процессе токсикации организма загрязнителями антропогенной природы, но важно и в практическом отношении. Однако пептидогидролазы в экологическом аспекте у живородки речной практически не исследованы.
Цели и задачи исследования. Целью работы является исследование протеолитических ферментов в процессе интоксикации в печени живородки речной.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать эндогенный протеолитический комплекс в печени живородки речной и оценить степень его гетерогенности.
-
Изучить состав комплекса пептидогидролаз в печени живородки речной.
-
Проанализировать динамику активности протеолитического комплекса при различной продолжительности воздействия на него экотоксикантов различной химической природы.
-
Изучить структуру комплекса протеолитических ферментов, классовую принадлежность его компонентов.
-
Изучить спектр растворимых белков печени живородки речной в норме и при воздействии экотоксикантов различной химической природы.
Научная новизна работы. Отработаны методы исследования комплекса протеолитических ферментов, предназначенные для используемого тест – объекта живородки речной Viviparus viviparus L.
Охарактеризован комплекс протеолитических ферментов, участвующих во внутриклеточной деструкции белков в диапазоне рН от 2,2 до 9,6 в печени живородки речной Viviparus viviparus L.
Впервые исследована динамика активности протеолитического комплекса ферментов в норме и при различных концентрациях экотоксикантов основных групп загрязнителей, при различной продолжительности воздействия на него экотоксикантов различной химической природы.
Проведен ингибиторный анализ активности протеиназ и установлена структура комплекса протеолитических ферментов.
Практическое значение работы. Полученные данные о высокой активности и многокомпонентности протеолитических ферментов в печени живородки речной свидетельствуют о фундаментальной роли пептидогидролаз в обменных процессах белков при токсикации организма гидробионта.
Анализ полученных данных позволяет конкретизировать данные о биохимических функциях исследованных пептидогидролаз в процессе токсикации живородки речной.
Установлена взаимосвязь между уровнем активности протеиназ в печени моллюска в норме и при отравлении, что в перспективе позволит использовать их в качестве биохимического теста для фиксирования уровня загрязнения окружающей среды.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на научных сессиях по итогам научно-исследовательской работы МПГУ в 2004-2011 году, а так же на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биоэкологии» в 2008 году и VI Симпозиуме химии протеолитических ферментов в 2007 году.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 9 печатных работах из них 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, отражающего современные представления о протеолитических ферментах у моллюсков, описание материалов и методов исследования, результатов эксперимента и их обсуждения, заключения и выводов. Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 41 рисунок. Список цитируемой литературы включает в себя 125 названия, из которых 43 на иностранных языках.
