Свободные радикалы и трансдукция сигналов в клетках

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлен обзор молекулярных механизмов внутриклеточной передачи информации с участием свободных радикалов. Детально рассмотрены структура и функционирование ферментативных систем продукции супероксидного анион-радикала и пероксида водорода. Обсуждаются механизмы регуляции свойств клеток с участием специализированных редокс-цепей, образованных группой белков, взаимодействующих через электрон-транспортные процессы. Анализируются генетически опосредованные механизмы регуляции редокс-гомеостаза клеток. Особое внимание уделяется проблеме количественной характеристики сети взаимодействий окислителей и восстановителей, определяющей видовые и индивидуальные особенности редокс-гомеостаза и стрессового ответа клеток.

Об авторах

Г. Г Мартинович

Белорусский государственный университет

Email: martinovichgg@bsu.by
Минск, Республика Беларусь

И. В Мартинович

Белорусский государственный университет

Минск, Республика Беларусь

В. В Войнаровский

Белорусский государственный университет

Минск, Республика Беларусь

Д. В Григорьева

Белорусский государственный университет

Минск, Республика Беларусь

И. В Горудко

Белорусский государственный университет

Минск, Республика Беларусь

О. М Панасенко

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина ФМБА России

Москва, Россия

Список литературы

  1. R. Gerschman, D. L. Gilbert, S. W. Nye, et al., Science, 119 (3097), 623 (1954).
  2. Б. Н. Тарусов, Основы биологического действия радиоактивных излучений (Медгиз, М., 1954).
  3. Н. М. Эмануэль, Тр. Моск. об-ва испыт. природы, 7, 73 (1963).
  4. Н. М. Эмануэль, Р. Е. Кавецкий, Б. Н. Тарусов и др., Биофизика рака (Наук. думка, Киев, 1976).
  5. А. Boveris and B. Chance, Biochem. J., 134 (3), 707 (1973).
  6. E. Cadenas, Ann. Rev. Biochem., 58 (1), 79 (1989).
  7. D. Harman, J. Gerontol., 11 (3), 298 (1956).
  8. В. Х. Хавинсон, В. А. Баринов, А. В. Арутюнян и др., Свободнорадикальное окисление и старение (Наука, СПб, 2003).
  9. Н. К. Зенков, П. М. Кожин, А. В. Чечушков и др., Успехи геронтологии, 33 (1), 10 (2020).
  10. А. Ф. Ванин и Р. М. Налбандян, Биофизика, 10, 167 (1965).
  11. А. Ф. Ванин, Л. А. Блюменфельд и А. Г. Четвериков, Биофизика, 12 (5), 829 (1967).
  12. L. J. Ignarro, Biosci. Rep., 19 (2), 51 (1999).
  13. H. Sauer, M. Wartenberg, and J. Hescheler, Cell. Physiol. Biochem., 11, 173 (2001).
  14. Г. Г. Мартинович, Активные формы кислорода в регуляции функций и свойств клеток: явления и механизмы (БГУ, Минск, 2021).
  15. U. Forstermann and W. C. Sessa, Eur. Heart J., 33 (7), 829 (2012).
  16. H. Sies and D. P. Jones, Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 21 (3), 1 (2020).
  17. J. D. Lambeth, Nat. Rev. Immunol., 4, 181 (2004).
  18. K. Bedard and H. Krause, Physiol. Rev., 87, 245 (2007).
  19. D. Robertson, R. Farid, C. Moser, et al., Nature, 368, 425 (1994).
  20. A. R. Cross and A. W. Segal, Biochim. Biophys. Acta, 1657, 1 (2004).
  21. J. D. Lambeth, G. Cheng, R. S. Arnold, et al., Trends Biochem. Sci., 25, 459 (2000).
  22. K. Rokutan, T. Kawahara, Y. Kuwano, et al., Semin. Immunopathol., 30, 315 (2008).
  23. N. K. Lee, Y. G. Choi, J. Y. Baik, et al., Blood, 106, 852 (2005).
  24. S. Sorce and H. Krause, Antioxid. Redox Signal., 11, 2481 (2009).
  25. I. Helmcke, S. Heumuller, R. Tikkanen, et al., Antioxid. Redox Signal., 11, 1279 (2008).
  26. K. Rokutan, T. Kawahara, Y. Kuwano, et al., Antioxid. Redox Signal., 8, 1573 (2006).
  27. C. Cheret, A. Gervais, A. Lelli, et al., J. Neurosci., 28, 12039 (2008).
  28. D. Vara, R. K. Mailer, A. Tarafdar, et al., Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 41, 683 (2021).
  29. B. Lassegue, D. Sorescu, K. Szocs, et al., Circ. Res., 88, 888 (2001).
  30. P. N. Seshiah, D. S. Weber, P. Rocic, et al., Circ. Res., 91, 406 (2002).
  31. D. I. Brown and K. K. Griendling, Free Radic. Biol. Med., 47, 1239 (2009).
  32. M. Ushio-Fukai, Sci. STKE, 2006, re8 (2006).
  33. M. V. Tejada-Simon, F. Serrano, L. E. Villasana, et al., Mol. Cell Neurosci., 29, 97 (2005).
  34. R. Dworakowski, S. P. Alom-Ruiz, and A. M. Shah, Pharmacol. Rep., 60, 21 (2008).
  35. M. Ushio-Fukai, Antioxid. Redox Signal., 9, 731 (2007).
  36. O. Jung, J. G. Schreiber, H. Geiger, et al., Circulation, 109, 1795 (2004).
  37. B. Banfi, B. Malgrange, J. Knisz, et al., J. Biol. Chem., 279, 46065 (2004).
  38. W. J. Clerici, K. Hensley, D. L. DiMartino, et al., Heart Res., 98, 116 (1996).
  39. T. Ago, T. Kitazono, H. Ooboshi, et al., Circulation, 109, 227 (2004).
  40. I. Cucoranu, R. Clempus, A. Dikalova, et al. Circ. Res., 97, 900 (2005).
  41. W. Chamulitrat, W. Stremmel, T. Kawahara, et al., J. Invest. Dermatol., 122, 1000 (2004).
  42. S. Yang, P. Madyastha, S. Bingel, et al., J. Biol. Chem., 276, 5452 (2001).
  43. P. Vallet, Y. Charnay, K. Steger, et al., Neuroscience, 132, 233 (2005).
  44. I. Carmona-Cuenca, B. Herrera, J. J. Ventura, et al., J. Cell Physiol., 207, 322 (2006).
  45. M. Geiszt, J. B. Kopp, P.Varnai, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 8010 (2000).
  46. L. L. Hilenski, R. E. Clempus, M. Quinn, et al., Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 24, 677 (2004).
  47. J. Kuroda, K. Nakagawa, T. Yamasaki, et al., Genes & Cells, 10, 1139 (2005).
  48. J. Kuroda, T. Ago, S. Matsushima et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107, 15565 (2010).
  49. Y. Maejima, J. Kuroda, S. Matsushima, et al., J. Mol. Cell. Cardiol., 50, 408 (2011).
  50. G. Cheng, Z. Cao, X. Xu, et al., Gene, 269, 131 (2001).
  51. D. B. Jay, C. A. Papaharalambus, B. Seidel-Rogol, et al., Free Radic. Biol. Med., 45, 329 (2008).
  52. R. S. BelAiba, T. Djordjevic, A. Petry, et al., Free Radic. Biol. Med., 42, 446 (2007).
  53. S. S. Brar, Z. Corbin, T. P. Kennedy, et al., Am. J. Physiol., 285, C353 (2003).
  54. A. S. Kamiguti, L. Serrander, K. Lin, et al., J. Immunol., 175, 8424 (2005).
  55. J. Si, J. Behar, J. Wands, et al., Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 294, G174 (2008).
  56. C. Dupuy, R. Ohayon, A. Valent, et al., J. Biol. Chem., 274, 37265 (1999).
  57. R. Forteza, M. Salathe, F. Miot, et al., Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 32, 462 (2005).
  58. D. Wang, X. De Deken, M. Milenkovic, et al. J. Biol. Chem., 280, 3096 (2005).
  59. F. Gu, A. Kruger, H. Roggenkamp, et al., Sci. Signaling, 14 (709), eabe3800 (2021).
  60. K. Fiedorczuk, J. A. Letts, G. Degliesposti, et al. Nature, 538 (7625), 406 (2016).
  61. C. C. Page, C. C. Moser, X. Chen, et al., Nature, 402 (6757), 47 (1999).
  62. F. Scialo, D. J. Fernandez-Ayala, and A. Sanz, Front. Physiol., 8, 428 (2017).
  63. A. A. Starkov, Ann. N. Y. Acad. Sci., 1147, 37 (2008).
  64. S. S. Korshunov, V. P. Skulachev, and A. A. Starkov, FEBS Lett., 416, 15 (1997).
  65. S. T. Ohnishi, T. Ohnishi, S. Muranaka, et al., J. Bioenerg. Biomembr., 37, 1 (2005).
  66. L. A. Sazanov and P. Hinchliffe, Science, 311 (5766), 1430 (2006).
  67. L. A. Sazanov, J. Bioenerg. Biomembr., 46, 247 (2014).
  68. V. Massey, J. Biol. Chem., 269, 22459 (1994).
  69. A. Galkin and U. Brandt, J. Biol. Chem., 280, 30129 (2005).
  70. S. Raha and B. Robinson, Trends Biochem. Sci., 25, 502 (2000).
  71. S. Drose and U. Brandt, J. Biol. Chem., 283, 21649 (2008).
  72. A. Boveris and E. Cadenas, IUBMB Life, 50, 1 (2000).
  73. E. Cadenas, Mol. Asp. Med., 25, 17 (2004).
  74. A. Y. Andreyev, Y. E. Kushnareva, and A. A. Starkov, Biochemistry (Moscow), 70, 200 (2005).
  75. L. A. Sena and N. S. Chandel, Mol. Cell., 48, 158 (2012).
  76. G. S. Shadel and T. L. Horvath, Cell, 163 (3), 560 (2015).
  77. A. V. Kudryavtseva, G. S. Krasnov, A. A. Dmitriev, et al., Oncotarget, 7 (29), 44879 (2016).
  78. J. McCord and I. Fridivich, J. Biol. Chem., 244 (60), 6049 (1969).
  79. R. H. Holm, P. Kennepohl, and E. I. Solomon, Chem. Rev., 96, 2239 (1996).
  80. J. Slot, H. J. Geuze, B. A. Freeman, et al., Lab. Invest., 55, 363 (1986).
  81. K. A. Hopkin, M. A. Papazian, and H. M. Steinman, J. Biol. Chem., 267, 24253 (1992).
  82. H. D. Youn, E. J. Kim, J. H. Roe, et al., Biochemistry, 318, 889 (1996).
  83. A. Houldsworth, A. Hodgkinson, S. Shaw, et al., Gene, 569, 41 (2015).
  84. S. Govatati, S. Malempati, B. Saradamma, et al., Tumor Biol., 37, 10357 (2016).
  85. I. Batinic-Haberle, A. Tovmasyan, E. R. Roberts, et al., Antioxid. Redox Signal., 20, 2372 (2014).
  86. C. A. Massaad, T. M. Washington, R. G. Pautler, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 13576 (2009).
  87. K. Baumgart, V. Simkova, F. Wagner, et al., Intensive Care Med., 35, 344 (2009).
  88. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович и С. Н. Черенкевич, Биофизика, 56 (3), 465 (2011).
  89. D. P. Jones and H. Sies, Antioxid. Redox Signal., 23 (9), 734 (2015).
  90. M. Reth, Nat. Immunol., 3, 1129 (2002).
  91. M. A. Wouters, S. W. Fan, and N. L. Haworth, Antioxid. Redox Signal., 12 (1), 53 (2010).
  92. L. S. Terada, J. Cell Biol., 174 (5), 615 (2006).
  93. J. Lopez-Barneo, J. R. Lopez-Lopez, J. Urena, et al., Science, 241 (4865), 580 (1988).
  94. E. Cutz, J. Pan, H. Yeger, et al., Semin. Cell Dev. Biol., 24 (1), 40 (2013).
  95. В. П. Скулачев, Биохимия, 66, 7 (2001).
  96. L. Gao, P. Gonzdlez-Rodriguez, P. Ortega-Sdenz, et al., Redox Biol., 12, 908 (2017).
  97. M. C. Fernandez-Aguera, L. Gao, P. Gonzdlez-Rodriguez, et al., Cell Metab., 22, 825 (2015).
  98. A. Platero-Luengo, S. Gonzdlez-Granero, R. Durdn, et al., Cell, 156, 291 (2014).
  99. X. W. Fu, D. Wang, C. A. Nurse, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97 (8), 4374 (2000).
  100. J. Buttigieg, J. Pan, H. Yeger, et al., Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol., 303 (7), L598 (2012).
  101. D. Wang, C. Youngson, V. Wong, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93 (23), 13182 (1996).
  102. P. Kazemian, R. Stephenson, H. Yeger, et al., Respir. Physiol., 126, 89 (2001).
  103. R. M. Touyz, X. Chen, F. Tabet, et al., Circ. Res., 90, 1205 (2002).
  104. A. M. Hashad, M. Sancho, S. E. Brett, et al., Sci. Rep., 8, 3445 (2018).
  105. O. F. Harraz, R. R. Abd El-Rahman, K. Bigdely-Shamloo, et al., Circ. Res., 115, 650 (2014).
  106. H. I. Krieger-Brauer, and H. Kather, J. Clin. Invest., 89, 1006 (1992).
  107. K. Mahadev, H. Motoshima, X. Wu, et al., Mol. Cell. Biol., 24 (5), 1844 (2004).
  108. X. Wu and K. J. Williams, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 32, 1236 (2012).
  109. B. L. Seely, P. A. Staubs, D. R. Reichart, et al., Diabetes, 45 (10), 1379 (1996).
  110. G. G. Martinovich, I. V. Martinovich, and S. N. Cherenkevich, Bull. Exp. Biol. Med., 147 (4), 469 (2009).
  111. G. G. Martinovich, E. N. Golubeva, I. V. Martinovich, et al., J. Biophys., 2012, 921653 (2012).
  112. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, А. В. Вчерашняя и др., Докл. НАН Беларуси, 60 (5), 96 (2016).
  113. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, А. В. Вчерашняя и др., Биофизика, 61 (6), 1164 (2016).
  114. A. V. Vcherashniaya, I. V. Martinovich, G. G. Martinovich, et al., J. Appl. Spectroscopy, 87 (3), 515 (2020).
  115. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, А. В. Вчерашняя и др., Биофизика, 62 (6), 1142 (2017).
  116. D. P. Jones, Am. J. Physiol. Cell Physiol., 295, C849 (2008).
  117. H. Sies, C. Berndt, and D. P. Jones, Annu. Rev. Biochem., 86 (25), 715 (2017).
  118. Г. Г. Мартинович и С. Н. Черенкевич, Окислительно-восстановительные процессы в клетках (БГУ, Минск, 2008).
  119. M. Narasimhan and N. S. Rajasekaran, Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis., 1852, 53 (2015).
  120. Z. Huang, C. Chen, Z. Zeng, et al., FASEB J., 15, 19 (2001).
  121. Y. Lee, H. G. Kim, H. I. Jung, et al., Mol. Cells, 14, 305 (2002).
  122. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, Е. Н. Голубева и др., Изв. НАН Беларуси. Сер. мед. наук, № 2, 85 (2012).
  123. S. Kannan, V. R. Muthusamy, K. J. Whitehead, et al., Cardiovasc. Res., 100, 63 (2013).
  124. D. E. Handy and J. Loscalzo, Free Radic. Biol. Med., 109, 114 (2017).
  125. X. G. Lei, J. H. Zhu, W. H. Cheng, et al., Physiol. Rev., 96, 307 (2016).
  126. J. P. McClung, C. A. Roneker, W. Mu, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 8852 (2004).
  127. J. D. Watson, Lancet, 383 (9919), 841 (2014).
  128. D. E. Warburton, C. W. Nicol, and S. S. Bredin, Can. Med. Assoc. J., 174, 801 (2006).
  129. M. Ristow, K. Zarse, A. Oberbach, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 8665 (2009).
  130. Г. Г. Мартинович и С. Н. Черенкевич, Успехи физиологич. наук, 39 (3), 29 (2008).
  131. A. V. Ulasov, A. A. Rosenkranz, G. P. Georgiev, et al., Life Sciences, 291, 120111 (2021).
  132. P. Canning, F. J. Sorrell, and A. N. Bullock, Free Radic. Biol. Med., 88, 101 (2015).
  133. M. Kobayashi, L. Li, N. Iwamoto, et al., Mol. Cell. Biol., 29, 493 (2009).
  134. D. D. Zhang and M. Hannink, Mol, Cell, Biol., 23, 8137 (2003).
  135. J. Zhu, H. Wang, F. Chen, et al., Free Radic. Biol. Med., 99, 544 (2016).
  136. Н. К. Зенков, А. В. Чечушков, П. М. Кожин и др., Биохимия, 82 (5), 749 (2017).
  137. M. C. Lu, J. A. Ji, Z. Y. Jiang, et al. Med. Res. Rev., 36, 924 (2016).
  138. M. C. Egbujor, M. Petrosino, K. Zuhra, et al., Antioxidants, 11 (7), 1255 (2022).
  139. S. Qin and D. X. Hou, Engineering, 3 (5), 738 (2017).
  140. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, А. В. Вчерашняя и др., Биофизика, 65 (6), 1081 (2020).
  141. X.J. Wang, J. D. Hayes, L. G. Higgins, et al., Chem. Biol., 17 (1), 75 (2010).
  142. A. T. Dinkova-Kostova, J. W. Fahey, and P. Talalay, Methods Enzymol., 382, 423 (2004).
  143. F. Hong, K. R. Sekhar, M. L. Freeman, et al., J. Biol. Chem., 280, 31768 (2005).
  144. F. Hong, M. L. Freeman, and D. C. Liebler, Chem. Res. Toxicol., 18, 1917 (2005).
  145. S. Fourquet, R. Guerois, D. Biard, et al., J. Biol. Chem., 285, 8463 (2010).
  146. T. Suzuki, A. Muramatsu, R. Saito, et al., Cell Rep., 28, 746 (2019).
  147. R. Venugopal and A. K. Jaiswal, J. Clin. Invest., 93, 14960 (1996).
  148. J. D. Hayes and A. T. Dinkova-Kostova, Trends Biochem. Sci., 39 (4), 199 (2014).
  149. Y. Mitsuishi, K. Taguchi, Y. Kawatani, et al., Cancer Cell, 22, 66 (2012).
  150. E. Sun, H. Erb, and T. H. Murphy, Bioch. Biophys. Res.Com., 326, 371 (2005).
  151. S. Kovac, P. R. Angelova, K. M. Holmstrom, et al., Biochim. Biophys. Acta, 1850, 794 (2015).
  152. S. N. Zucker, E. E. Fink, A. Bagati, et al., Mol. Cell, 53, 916 (2014).
  153. S. Mannava, D. Zhuang, J. R. Nair, et al., Blood, 119, 1450 (2012).
  154. M. Ying, J. Tilghman, Y. Wei, et al., J. Biol. Chem., 289, 32742 (2014).
  155. F. A. Simmen, Y. Su, R. Xiao, et al., Reprod. Biol. Endocrinol., 6, 41 (2008).
  156. R. M. Bonett, F. Hu, P. Bagamasbad, et al., Endocrinology, 150, 1757 (2009).
  157. H. Imataka, K. Sogawa, K. Yasumoto, et al. EMBO J., 11, 3663 (1992).
  158. Q. Yan, B. He, G. Hao et al., Life Sci., 233, 116641 (2019).
  159. E. E. Fink, S. Moparthy, A. Bagati, et al., Cell Rep., 25, 212 (2018).
  160. B. Chhunchha, E. Kubo, and D. P. Singh, Cells, 8 (10), 1159 (2019).
  161. B. Chhunchha, E. Kubo, and D. P. Singh, Cells, 11 (8), 1266 (2022).
  162. C. S. Pillay, J. H. Hofmeyr, L. N. Mashamaite, et al., Antioxid. Redox Signal., 18, 2075 (2013).
  163. F. Q. Schafer and G. R. Buettner, Free Rad. Biol. Med. 30, 1191 (2001).
  164. J. T. Hancock, R. Desikan, S. J. Neill, et al. J. Theor. Biol., 226, 65 (2004).
  165. Г. Г. Мартинович и С. Н. Черенкевич, Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 1, № 1, 28 (2004).
  166. G. G. Martinovich, S. N. Cherenkevich, and H. Sauer, Eur. Biophys. J., 34 (7), 937 (2005).
  167. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович и С. Н. Черенкевич, Биофизика, 53 (4), 618 (2008).
  168. Y. M. Go, J. J. Gipp, R. T. Mulcahy, et al., J. Biol. Chem., 279, 5837 (2004).
  169. M. Kemp, Y. M. Go, and D. P. Jones, Free Radic. Biol. Med., 44, 921 (2008).
  170. L. Flohe, Biochim. Biophys. Acta - General Subjects, 1830 (5), 3139 (2013).
  171. G. G. Martinovich, I. V. Martinovich, S. N. Cherenkevich, et al. Cell Biochem. Biophys., 58 (2), 75 (2010).
  172. D. P. Jones, Y. M. Go, C. L. Anderson, et al., FASEB J., 18 (11), 1246 (2004).
  173. Г. Г. Мартинович и С. Н. Черенкевич, Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 1, № 3, 1 (2004).
  174. Г. Г. Мартинович, И. В. Мартинович, Е. Б. Меньщикова и др., Докл. НАН Беларуси, 59 (3), 82 (2015).
  175. S. Clement, J. M. Campbell, W. Deng, et al. Advanced Science, 7 (24), 2003584 (2020).
  176. M. Elas, K. Ichikawa, and H. J. Halpern, Radiat. Res., 177 (4), 514 (2012).
  177. G. Bacic, A. Pavicevic, and F. Peyrot, Redox Biol., 8, 226 (2016).
  178. A. Adhikari, S. Mondal, M. Das, et al., ACS Biomater. Sci. Eng., 7 (6), 2475 (2021).
  179. S. Mondal, A. Adhikari, R. Ghosh, et al., MRS Advances, 6 (16), 427 (2021).
  180. J. Meng, Z. Lv, Y. Zhang, et al., Antioxid. Redox Signal., 34 (14), 1069 (2021).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах