Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Кинетика биолюминесцентной реакции в нетрадиционных средах Суковатая, Ирина Егоровна

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Суковатая, Ирина Егоровна. Кинетика биолюминесцентной реакции в нетрадиционных средах : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.02.- Красноярск, 2000.- 126 с.: ил. РГБ ОД, 61 00-3/842-6

Введение к работе

Актуальность проблемы. Структурно-динамическая организация белков, представляющая собой фундаментальную проблему современной биохимии, включает баланс межмолекулярных взаимодействий как внутри белка, так и в его микроокружении. Для направленного изменения свойств белков наряду с генной инженерией и белковым дизайном одним из перспективных подходов считается "дизайн среды", который предполагает многообразие методов в использовании неводных реакционных сред: мицелл, микроэмульсий, индивидуальных органических растворителей и их смесей, или водно-органических растворов. Моделирование физико-химических свойств среды для ферментативного катализа путем введением органических растворителей в последнее время получило широкое распространение, поскольку помимо практического применения в биотехнологии и медицине, позволяет моделировать многие биохимические процессы и получить информацию о ферментах зачастую недоступную в рамках традиционной энзимологии.

Люциферазы из разных видов светящихся бактерий катализируют реакцию окисления длинноцепочечного алифатического альдегида до соответствующей жирной кислоты с излучением квантов света. Способность люцифераз трансформировать энергию химических связей в световую позволяет считать этот фермент уникальным объектом научных исследований. Сравнительное изучение кинетических параметров реакций люцифераз из двух видов светящихся бактерий P.leiognathi и V.harveyi в водно-органических средах позволяет оценить роль воды и объемных характеристик среды (гидрофобности, диэлектрической проницаемости, способности образовывать водородные связи) в поддержании каталитически активной структуры ферментов и выяснить природу формирования фермент-субстратного комплекса.

Цель работы. Целью данной работы является сравнительное изучение кинетики реакции люцифераз из двух видов светящихся бактерий при направленном изменении реакционной среды с использованием органических растворителей.

Основные задачи исследования:

  1. Исследовать динамику кинетических параметров люцифераз из двух видов светящихся бактерий Photobacterium leiognathi и Vibrio harveyi при введении органических растворителей в реакционную среду.

  2. Проверить применимость термодинамической модели влияния органических растворителей на белки для прогноза денатурирующего действия растворителей на люциферазы.

  3. Сопоставить кинетические параметры реакции, характеризующие различные стадии биолюминесценции, со следующими параметрами органических растворителей: параметром гндрофобности (-logP), способностью образовывать водородные связи, донорно-акцепторными свойствами растворителей и диэлектрической проницаемостью.

  4. Определить типы взаимодействия органических растворителей с лю-циферазами по отношению к альдегидам разной длины цепи.

Научная новизна. Выявлены особенности влияния органических растворителей на кинетику реакции двух бактериальных люцифераз из двух видов светящихся бактерий P.leiognathi и V.harveyi при использовании альдегидов с разной длиной цепи. Показана значительная активация интенсивности свечецня люцифераз при введении небольших концентраций органических растворителей. Методами кинетического анализа определены типы взаимодействия (активации -и ингибирования) органических растворителей с люциферазами и установлено, за счет каких взаимодействий (гидрофобных или электростатических) происходит образование фермент-субстратных комплексов люцифераз с альдегидными субстратами.

Практическая значимость. Введение органических растворителей в реакционные смеси позволяет оптимизировать условия реакции, в частности, увеличивать скорость реакции. Показана возможность применения параметров гидрофобности и денатурирующей силы растворителя для качественной оценки их инактивирующего действия на люциферазу.

Положения, выносимые на защиту.

Изменение кинетических параметров биолюминесцентной реакции, катализируемой люциферазами из двух видов светящихся бактерий P.leiognathi и I'.harveyi, в водно-органических средах определяется балансом гидрофобных и электростатических взаимодействий, и вытеснением воды из гидратной оболочки белка. За счет этого, вероятно, происходят конформационные изменения люцифераз. Стабилизация долгоживущего интермедиата определяется донорно-акцепторными свойствами растворителей.

Структурные особенности двух видов люцифераз проявляется в том, что люцифераза 1 '.harwyi более устойчива к действию органических растворителей и величина активирующих и ингибирующих эффектов растворителей на биолюминесценцию определяются: для люциферазы P.leiognathi - длиной цепи используемого альдегида, для люциферазы V.harveyi - природой растворителя.

Введение органических растворителей характеризуется различными типом взаимодействий люцифераз с эффекторами и зависит от их концентрации и используемого субстрата. Взаимодействие люциферазы V.harveyi с Си и Сю имеет преимущественно гидрофобную природу, и люциферазы P.leiognathi с Си -гидрофобную, а с Сц и Сю - электростатическую.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на Международной конференции "Biocatalysis^'XCysflanb, 1995), на 9-ом (Массачусетс, США, 1996) и 10-ом (Бологна, Италия, 1998) Международных симпозиумах по биолюминесценции и хемилюминесценции, на XIII Международном биофизическом конгрессе (Нью Дели, Индия, 1999), на I Всесибирском конгрессе женщин-математиков (Красноярск, 2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и трех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 126 страницах маши-