|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Исследование биомедицински значимых хинолоксидаз, ферментов бактериальных дыхательных цепейНИР
Study of biomedically significant quinol oxidases, bacterial respiratory chain enzymes
- Руководитель НИР: Борисов В.Б.
- Участники НИР: Елкина Д.А., Олейников И.П.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н.Белозерского
- Срок исполнения: 16 декабря 2021 г. - 31 декабря 2023 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 22-24-00045
- Номер ЦИТИС: 122091900062-6
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Структура и функция биологических мембран. Биоэнергетика. Фотосинтез.
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Биомедицинские и ветеринарные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.27.19 Биохимия микроорганизмов
- Классификатор OECD: Биохимия и молекулярная биология
-
Ключевые слова:
ингибиторы дыхательной цепи, активные формы кислорода, гемовые лиганды, биохимия, окислительный и нитрозильный стресс, дыхательная цепь, мембранный потенциал, хинолоксидазы, кислородные интермедиаты, терминальные оксидазы, биофизика, цитохром
quinol oxidases, oxidative and nitrosative stress, biochemistry, respiratory chain, terminal oxidases, reactive oxygen species, biophysics, heme ligands, membrane potential, respiratory chain inhibitors, cytochrome -
Описание:
Данный проект должен создать задел для решения двух задач. Первая задача - расшифровка на молекулярном уровне механизмов функционирования энергопреобразующих терминальных хинолоксидаз бактерий. Вторая задача - создание новых фармацевтических препаратов против ряда микробных инфекций, учитывая значительный вклад хинолоксидаз в механизмы устойчивости патогенных микроорганизмов и отсутствие этих ферментов у человека.
-
Abstract:
This project should create the groundwork for solving two problems. The first problem is to decipher the mechanisms of functioning of the energy-converting terminal quinol oxidases of bacteria at the molecular level. The second problem is to create new pharmaceutical preparations against a number of microbial infections, taking into account the significant contribution of quinol oxidases to the mechanisms of resistance of pathogenic microorganisms and the absence of these enzymes in humans.
-
Планируемые результаты:
Планируется исследовать реакции окисления-ревосстановления хинолоксидаз CydABX и AppBCX Escherichia coli, а также взаимодействие этих ферментов с ингибиторами.
-
Научный задел:
Результаты, ранее полученные Борисовым В.Б. и соавт. по другим проектам, были опубликованы в высокорейтинговых журналах Q1 (по SJR). В их числе 3 статьи в Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1 статья в Mol. Aspects Med., 1 статья в mBio, 1 статья в Antioxid. Redox Signal., 9 статей в Biochim. Biophys. Acta – Bioenergetics, 1 статья в Scientific Reports, 3 статьи в J. Biol. Chem., 8 статей в FEBS Lett., 6 статей в Biochemistry, 1 статья в EcoSal Plus, 1 статья в Int. J. Mol. Sci., 1 статья в Antioxidants. К разработанным Борисовым В.Б. и соавт. оригинальным методам и подходам следует отнести: адаптацию «прямого» электрометрического метода для исследования цитохромов bd ( Borisov et al., 2011); способы прямого измерения детоксификации пероксинитрита (Borisov et al., 2015) и концентрации сероводорода (Forte et al., 2016); регистрацию каталазной активности bd-оксидазы с помощью метода амперометрии (Borisov et al., 2013).
-
Основные результаты:
Исследованы реакции окисления-ревосстановления хинолоксидаз CydABX и AppBCX Escherichia coli, а также взаимодействие этих ферментов с ингибиторами. Все запланированные задачи выполнены в полном объеме.
- Добавил в систему: Борисов Виталий Борисович
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 16 декабря 2021 г.-31 декабря 2022 г. | Исследование биомедицински значимых хинолоксидаз, ферментов бактериальных дыхательных цепей |
| Результаты этапа: Исследована каталазоподобная активность AppBCX E. coli, проведен ее ингибиторный анализ. Обнаружено, что препараты изолированной солюбилизированной AppBCX с высокой скоростью удаляют H2O2, продуцируя O2. Добавление H2O2 к тому же буферу, который не содержит фермента или содержит термически денатурированный AppBCX, не приводит к образованию O2. Последнее наблюдение исключает участие в реакции посторонних переходных металлов, связанных с белком. Индуцированное H2O2 образование O2 не подвержено ингибированию N-этилмалеимидом (соединение, связывающее сульфгидрильные группы), антимицином A (соединение, которое специфически связывается с местом связывания хинола) и CO (двухатомный газ, который специфически связывается с восстановленным гемом d). Однако образование О2 ингибируется цианидом (IC50 ~5 мкМ) и азидом. Добавление Н2О2 в присутствии дитиотреитола и убихинона-1 не инактивирует AppBCX и не влияет на его О2-редуктазную активность. На основании полученных данных предложен механизм, используемый AppBCX для осуществления каталазоподобной реакции. Сделан вывод о том, что способность AppBCX E. coli нейтрализовать H2O2 может играть роль в физиологии бактерий, делая их устойчивыми к пероксид-опосредованному стрессу. | ||
| 2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Исследование биомедицински значимых хинолоксидаз, ферментов бактериальных дыхательных цепей |
| Результаты этапа: В рамках выполнения работ по второму этапу проекта получены новые важные научные данные о редокс-превращениях изучаемого фермента. Проведение исследований методом быстрого смешивания с использованием спектрофотометра с диодной матрицей дало возможность регистрировать спектры поглощения CydABX с миллисекундным временным разрешением. Сравнительный анализ кинетики редокс-реакций мутантной формы оксидазы и фермента дикого типа позволил существенно продвинуться в понимании молекулярного механизма функционирования CydABX, в особенности, механизма внутрибелкового переноса электронов. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".