Study of the Effect of Sodium-μ2-Dithiosulphate-Tetranitrosyl Diferrate Tetrahydrate on the Structure of Mitochondrial Membranes Isolated from Epicotyls of Pea Seedlings

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Nitric oxide is a signaling molecule of plants under stressful conditions, and also this molecule can have a toxic effect. This study focused on investigation of a dose-dependent effect of the nitric oxide donor, sodiumμ2-dithiosulphate-tetranitrosyl diferrate tetrahydrate, on the structural state of mitochondrial membranes of epicotyls of pea seedlings. Treatment of mitochondria with 10–8 M of this drug led to thermo-induced structural transitions within the temperature range from 15°C to 21°C and from 30°C to 36°C in the lipid regions, and within the temperature range from 12°C to 15°C and from 27°С to 33°С in preprotein regions of membranes. In the lipid regions of the membranes, the compound exhibited antioxidant activity, leading to accumulation of long unsaturated fatty acids. Treatment of mitochondria with 10–4 M sodium-μ2-dithiosulphatetetranitrosyl diferrate tetrahydrate most likely led to a significant increase of the lipid peroxidation level and membrane lipid phase fluidity.

About the authors

N. Yu Gerasimov

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: n.yu.gerasimov@gmail.com
Moscow, Russia

O. V Nevrova

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

I. V Zhigacheva

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

N. I Krikunova

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. K Vorobyova

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

I. P Generozova

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences; K.A. Timiryazev Institute of Plant Physiology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia; Moscow, Russia

A. N Goloshchapov

N.M.Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

References

  1. Аристархова С. А., Архипова Г. В., Бурлакова Е. Б., Гвахария В. О. и Глущенко Н. Н. Регуляторная роль взаимосвязи изменений в концентрации антиоксидантов в составе липидов клеточных мембран. ДАН СССР, 228 (1), 215–218 (1976).
  2. Бурлакова Е. Б. и Храпова Н. Г. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты. Успехи химии, 54 (9), 1540–1558 (1985). doi: 10.1070/RC1985v054n09ABEH003121
  3. Horvath S. E. and Daum G. Lipids of mitochondria. Progr. Lipid Res., 52 (4), 590–614 (2013). doi: 10.1016/j.plipres.2013.07.002
  4. Жигачева И. В., Бинюков В. И., Генерозова И. П., Миль Е. М., Крикунова Н. И., Расулов М. М. и Албантова А. А. Натрий-μ2-дитиосульфато-тетранитрозилдиферрат тетрагидрат предотвращает обусловленную тепловым шоком дисфункцию митохондрий. Физиология растений, 69 (2), 198–206 (2022). doi: 10.31857/S0015330322010225
  5. Санина Н. А. и Алдошин С. М. Строение и свойства нитрозильных комплексов железа с функциональными серосодержащими лигандами. Изв. РАН. Сер. хим., 7, 1199–1227 (2011). doi: 10.1007/s11172-011-0192-x
  6. Barone M. C., Darley-Usmar V. M., and Brookes P. S. Reversible inhibition of cytochrome c oxidase by peroxynitrite proceeds through ascorbate-dependent generation of nitric oxide. J. Biol. Chem., 278 (30), 27520–27524 (2003). doi: 10.1074/jbc.M304129200
  7. Иванищев В. В. Доступность железа в почве и его влияние на рост и развитие растений. Изв. ТулГУ. Естественные науки, № 3, 127–138 (2019).
  8. Blokhina O. and Fagerstedt K. V. Reactive oxygen species and nitric oxide in plant mitochondria: origin and redundant regulatory systems. Physiologia Plantarum, 138 (4), 447–462 (2010). doi: 10.1111/j.1399-3054.2009.01340.x
  9. Бинюков В. И., Борунова С. Ф., Гольдфельд М. Г., Жукова И. Г., Кудлай Д. Г., Кузнецов А. Н., Шапиро А. Б. и Островский Д. Н. Исследование структурных переходов в биологических мембранах методом спинового зонда. Биохимия, 36 (6), 1149–1155 (1971).
  10. Вассерман А. М., Бучаченко А. Л., Коварский А. Л. и Нейман М. Б. Исследование молекулярных движений в полимерах методом парамагнитного зонда. Высокомолекуляр. соединения, 10А (8), 1930–1936 (1968).
  11. Кузнецов А. Н. Метод спинового зонда (Наука, М., 1976).
  12. Кухлинг Х. Справочник по физике (Мир, М., 1983).
  13. Комов В. П. и Шведова В. Н., Биохимия: учебник для вузов (Юрайт, М., 2021).
  14. Гендель Л. Я., Гольдфельд М. Г., Кольтовеp В. К., Розанцев Э. Г. и Сускина В. И. Исследование конформационных переходов в биомембранах методом слабо связанного парамагнитного зонда. Биофизика, 13 (6), 1114–1116 (1968).
  15. Жигачева И. В., Крикунова Н. И., Генерозова И. П., Буцанец П.А., Герасимов Н. Ю., Неврова О. В., Васильев С. В. и Голощапов А. Н. Натрий-μ2-дитиосульфато-тетранитрозилдиферрата тетрагидрат повышает эффективность работы дыхательной цепи митохондрий проростков гороха. Биофизика, 67 (4), 671–679 (2022). doi: 10.31857/S0006302922040056
  16. Seymour R. S. Biophysics and physiology of temperature regulation in thermogenic flowers. Biosci. Rep., 21 (2), 223–236 (2001). doi: 10.1023/a:1013608627084
  17. Макашева Р. Х. Горох (Колос, Лен., 1973).
  18. Kurz C. R., Kissner R., Nauser T., Perrin D., and Koppenol W. H. Rapid scavenging of peroxynitrous acid by monohydroascorbate. Free Rad. Biol. Med., 35 (12), 1529–1537 (2003). doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2003.08.012
  19. Грабельных О. И., Побежимова Т. П., Колесниченко А. В., Сумина О. Н., Пивоварова Н. Ю. и Войников В. К. Изучение возможности свободных жирных кислот выступать в качестве субстрата окисления в митохондриях озимой пшеницы. Вестн. ХНАУ. Сер. биол., 5 (3), 7–15 (2003).
  20. Grabelnych O. I. The energetic functions of plant mitochondria under stress. J. Stress Physiol. Biochem., 1 (1), 37–54 (2005).
  21. Голощапов А. Н. и Бурлакова Е. Б. Исследование термоиндуцированных структурных переходов в мембранах органов животных при введении им антиоксидантов и злокачественном росте. Биофизика, 25 (1), 97–101 (1980).
  22. Сергеев О. С., Уксусова Л. И., Сапрыкин В. В., Денисова Е. А. и Прохоренко И. О. Типовые патологические процессы. Воспаление. Лихорадка. Повреждение клетки (СамГМУ, Самара, 2004).
  23. Casolo V., Petrussa E., Krajňáková J., Macrì F., and Vianello A. Involvement of the mitochondrial KATP+ channel in H2O2-or NO-induced programmed death of soybean suspension cell cultures. Journal of Experimental Botany, 56 (413), 997–1006 (2005). doi: 10.1093/jxb/eri093
  24. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции (Мир, М., 1997).

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies