Влияние состава липидной матрицы на активность мембранотропных ферментов галактонолактоноксидазы из Trypanosoma cruzi и L-галактоно-1,4-лактондегидрогеназы из Arabidopsis thaliana в системе обращённых мицелл

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследование многих мембранных ферментов в водной среде затруднено, что обусловливает необходимость использования мембрано-подобных систем, таких как обращённые мицеллы поверхностно-активных веществ (ПАВ). Однако мицеллы являются упрощённой моделью природных мембран, значительную часть которых составляют фосфолипиды. В работе изучено влияние фосфолипидов, фосфатидилхолина (ФХ) и фосфатидилэтаноламина (ФЭ) на активность мембранных ферментов на примере галактонолактоноксидазы из Trypanosoma cruzi (TcGAL) и L-галактоно-1,4-лактондегидрогеназы из Arabidopsis thaliana (AtGALDH). Исследовано влияние структуры мицеллобразующего ПАВ на активность ферментов на примере анионного ПАВ (АОТ), нейтрального ПАВ (Бридж-96) и смеси катионного и анионного ПАВ (ЦТАБ и АОТ). Обнаружено выраженное влияние липидных добавок ФХ и ФЭ на активность AtGALDH и TcGAL, проявляющееся в увеличении каталитической активности и значительном изменении профилей зависимости активности ферментов от размера мицелл (степени гидратации). Обнаруженные эффекты обусловлены снижением плотности отрицательного заряда мицеллярной матрицы, а также влиянием липидных добавок на олигомерный состав ферментов, что связано с формированием тетрамерной формы ферментов и/или белок-липидных комплексов. При варьировании состава и структуры мицеллообразующего ПАВ (АОТ, ЦТАБ и Бридж-96) изменение каталитических свойств ферментов обусловлено влиянием ПАВ на размер мицелл, подвижность липидов, заряд и жёсткость самой матрицы.

Об авторах

А. А Чудин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119991 Москва, Россия

Е. В Кудряшова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Email: helenakoudriachova@yandex.ru
119991 Москва, Россия

Список литературы

  1. Kudryashova, E. V., Leferink, N. G. H., Slot, I. G. M., and Van Berkel, W. J. H. (2011) Galactonolactone oxidoreductase from Trypanosoma cruzi employs a FAD cofactor for the synthesis of vitamin C, Biochim. Biophys. Acta, 1814, 545-552, doi: 10.1016/j.bbapap.2011.03.001.
  2. Quiñones, W., Acosta, H., Gonçalves, C. S., Motta, M. C. M., Gualdrón-López, M., and Michels, P. A. M. (2020) Structure, properties, and function of glycosomes in Trypanosoma cruzi, Front. Cell. Infect. Microbiol., 10, 25, doi: 10.3389/fcimb.2020.00025.
  3. Wilkinson, S. R., Prathalingam, S. R., Taylor, M. C., Horn, D., and Kelly, J. M. (2005) Vitamin C biosynthesis in trypanosomes: a role for the glycosome, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 11645-11650, doi: 10.1073/pnas.0504251102.
  4. Logan, F. J., Taylor, M. C., Wilkinson, S. R., Kaur, H., and Kelly, J. M. (2007) The terminal step in vitamin C biosynthesis in Trypanosoma cruzi is mediated by a FMN-dependent galactonolactone oxidase, Biochem. J., 407, 419-426, doi: 10.1042/BJ20070766.
  5. Chudin, A. A., and Kudryashova, E. V. (2022) Improved enzymatic assay and inhibition analysis of redox membranotropic enzymes, AtGALDH and TcGAL, using a reversed micellar system, Analytica, 3, 36-53, doi: 10.3390/analytica3010004.
  6. Leferink, N. G. H., Heuts, D. P. H. M., Fraaije, M. W., and van Berkel, W. J. H. (2008) The growing VAO flavoprotein family, Arch. Biochem. Biophys., 474, 292-301, doi: 10.1016/j.abb.2008.01.027.
  7. Хмельницкий Ю. Л., Левашов А. В., Клячко И. Л., Мартинек К. (1984) Микрогетерогенная среда для химических (ферментативных) реакций на основе коллоидного раствора воды в органическом растворителе, Успехи химии, 53, 545-565.
  8. Klyachko, N. L., Shchedrina, V. A., Efimov, A. V., Kazakov, S. V., Gazaryan, I. G., Kristal, B. S., and Brown, A. M. (2005) pH-dependent substrate preference of pig heart lipoamide dehydrogenase varies with oligomeric state: response to mitochondrial matrix acidification, J. Biol. Chem., 280, 16106-16114, doi: 10.1074/jbc.M414285200.
  9. Kudryashova, E. V., Bronza, V. L., Vinogradov, A. A., Kamyshny, A., Magdassi, S., and Levashov, A. V. (2011) Regulation of acid phosphatase in reverse micellar system by lipids additives: structural aspects, J. Colloid Interface Sci., 353, 490-497, doi: 10.1016/j.jcis.2010.09.072.
  10. De Azevedo-Martins, A. C., Ocaña, K., de Souza, W., de Vasconcelos, A. T. R., Teixeira, M. M. G., Camargo, E. P., Alves, J. M. P., and Motta, M. C. M. (2022) The importance of glycerophospholipid production to the mutualist symbiosis of trypanosomatids, Pathogens, 11, 41, doi: 10.3390/pathogens11010041.
  11. Oliveira, M. M., Timm, S. L., and Costa, S. C. G. (1977) Lipid composition of Trypanosoma cruzi, Comp. Biochem. Physiol. B Comp. Biochem., 58, 195-199, doi: 10.1016/0305-0491(77)90109-2.
  12. Urbina, J. A., Marchan, E., Lazardi, K., Visbal, G., Apitz-Castro, R., Gil, F., Aguirre, T., Piras, M. M., and Piras, R. (1993) Inhibition of phosphatidylcholine biosynthesis and cell proliferation in Trypanosoma cruz by ajoene, an antiplatelet compound isolated from garlic, Biochem. Pharmacol., 45, 2381-2387, doi: 10.1016/0006-2952(93)90217-k.
  13. Shome, A., Roy, S., and Kumar, P. (2007) Nonionic surfactants: a key to enhance the enzyme activity at cationic reverse micellar interface, Langmuir, 23, 4130-4136, doi: 10.1021/la062804j.
  14. Leferink, N. G. H., van den Berg, W. A. M., and van Berkel, W. J. H. (2008) L-Galactono-γ-lactone dehydrogenase from Arabidopsis thaliana, a flavoprotein involved in vitamin C biosynthesis, FEBS J., 275, 713-726, doi: 10.1111/j.1742-4658.2007.06233.x.
  15. Хмельницкий Ю. Л., Левашов А. В., Клячко Н. Л., Черняк В. Я., Мартинек К. (1982) Ферменты, включенные в обращенные мицеллы поверхностно-активных веществ в органических растворителях. Исследование системы белок-аэрозоль OT-H2O-октан методом седиментационного анализа, Биохимия, 47, 86-99.
  16. Levashov, A. V., Khmelnitsky, Y. L., Klyachko, N. L., Chernyak, V. Y., and Martinek, K. (1981) Ultracantrifugation of reversed micelles in organic solvent: new approach to determination of molecular weight and effective size of proteins, Anal. Biochem., 118, 42-46, doi: 10.1016/0003-2697(81)90153-6.
  17. Краснопевцева М. К., Белик В. П., Богданов А. А., Семенова И. В., Смолин А. Г., Васютинский О. С. (2020) Определение времен затухания и анизотропии поляризованной флуоресценции флавинадениндинуклеотида с субнаносекундным разрешением, Письма ЖТФ, 46, 43-46, doi: 10.21883/PJTF.2020.12.49528.18234.
  18. Kudryashova, E. V., Visser, A. J. W. G., and van Berkel, W. J. H. (2008) Monomer formation and function of p-Hydroxybenzoate hydroxylase in reverse micelles and dimethylsulfoxide/water mixtures, ChemBioChem, 9, 413-419, doi: 10.1002/cbic.200700267.
  19. Levashov, A. V. and Klyachko, N. L. (2001) Reverse micellar systems, Methods Biotechnol., 15, 575-586, doi: 10.1385/1-59259-112-4:575.
  20. Tsui, F. C., Ojcius, D. M., and Hubbell, W. L. (1986) The intrinsic pKa values for phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine in phosphatidylcholine host bilayers, Biophys. J., 49, 459-468, doi: 10.1016/S0006-3495(86)83655-4.
  21. Levashov, A. V., Ugolnikova, A. V., Ivanov, M. V., and Klyachko, N. L. (1997) Formation of homo- and heterooligomeric supramolecular structures by D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and lactate dehydrogenase in reversed micelles of aerosol OT in octane, Biochem. Mol. Biol. Int., 42, 527-534, doi: 10.1080/15216549700202931.
  22. Chatterley, A. S., Laity, P., Holland, C., Weidner, T., Woutersen, S., and Giubertoni, G. (2022) Broadband multidimensional spectroscopy identifies the amide II vibrations in silkworm films, Molecules, 27, doi: 10.3390/molecules27196275.
  23. Кудряшова Е. В., Гладилин А. К., Левашов А. В. (2002) Белки в надмолекулярных ансамблях: исследование структуры методом разрешенно-временной флуоресцентной анизотропии, Усп. биол. химии, 42, 257-294.
  24. Jonas, A., and Drengler, S. M. (1977) Fluorescence polarization studies of human and rhesus a-i apolipoproteins and their complexes with phosphatidylcholine, Biochem. Biophys. Res. Commun., 78, 1424-1430, doi: 10.1016/0006-291x(77)91451-6.
  25. Lolkema, J. S., and Slotboom, D. J. (2015) The Hill analysis and co-ion-driven transporter kinetics, J. Gen. Physiol., 145, 565-574, doi: 10.1085/jgp.201411332.
  26. Azimi, M., Nafissi-Varcheh, N., Faramarzi, M. A., and Aboofazeli, R. (2016) Laccase activity in CTAB-based water-in-oil microemulsions, Iran J. Pharm. Res., 15, 441-452.
  27. Kabanov, A. V., Nametkin, S. N., and Levashov, A. V. (1990) The principal difference in regulation of the catalytic activity of water-soluble and membrane forms of enzymes in reversed micelles. γ-Glutamyltransferase and aminopeptidase, FEBS Lett., 267, 236-238, doi: 10.1016/0014-5793(90)80933-a.
  28. Yang, Z., and Robb, D. A. (2005) Tyrosinase activity in reversed micelles, Biocatal. Biotransform., 23, 423-430, doi: 10.1080/10242420500387433.
  29. Gupte, A., Nagarajan, R., and Kilara, A. (1995) Enzymatic oxidation of cholesterol in reverse micelles, Ind. Eng. Chem. Res., 34, 2910-2922, doi: 10.1021/ie00047a045.
  30. Чудин А. А., Злотников И. Д., Крылов С. С., Семенов В. В., Кудряшова Е. В. (2023) Ингибиторы галактонолактоноксидазы из Trypanosoma cruzi на основе аллилполиалкоксибензолов, Биохимия, 88, 97-109, doi: 10.31857/S0320972523010074.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».