EPR SPECTRA AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF GAMMA-IRRADIATED PAPAIN

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The structure and number of paramagnetic centers (PC) stabilized in papain γ-irradiated with a dose of 50 to 2300 kGy were studied using EPR spectroscopy. The radiation yield G≈6 PC/100 eV during radiolysis at 77 K is six times greater than the PC yield in the samples irradiated at 300 K. During radiolysis at 300 K, the maximum concentration of PC is achieved at doses of 200 kGy at a level of 8 × 1018 PC/g, whereas in papain radiolyzed at 77 K they accumulate up to 2300 kGy and reach 2.2 × 1020 PC/g. During papain radiolysis at 77 K, the cleavage of the peptide bond prevails over the cleavage of bonds in the molecular groups of amino acid residues, including sulfur-containing ones. As a result, radicals are mainly recorded in the EPR spectra. In the multicomponent spectrum of papain irradiated at 300 K, a doublet with splittings of 1.77 mT is distinguished, attributed to the radical formed by the abstraction of hydrogen from the glycine residue. Peroxide radicals formed during radiation oxidation at 300 K are not retained in the matrix of irradiated papain as stabilized radicals and, most likely, participate in secondary radiation-chemical processes with the formation of oxygen-containing products. A tendency for the antiradical and antioxidant activity of papain to increase with increasing radiation dose is noted as a result of radiation destruction of the peptide bond with the formation of amino acid fragments that are donors of a hydrogen atom.

About the authors

S. V. Tokarev

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

I. I. Faingol’d

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

D. A. Poletaeva

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

A. V. Smolina

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

S. V. Demidov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

A. V. Akimov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

U. Y. Allayarova

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

T. A. Raevskaya

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

S. R. Allayarov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS

Author for correspondence.
Email: sadush@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

References

  1. Amri E., Mamboya F. // Am. J. Biochem. Biotechnol. 2012, V. 8. P. 99.
  2. Kamphuis I., Kalk K., Swarte M., Drenth J.J. // Mol. Biol. 1984. V. 179. P. 233.
  3. O´Neil M.J. The Merck index: an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals, 13th Edition, Whitehouse Station, NJ: Merck, 2001.
  4. https://web.archive.org/web/20140715224627/http://www.biozym.de/datasheets/papain.php
  5. Menard R., Khouri H.E., Plouffe C., Dupras R., Ripoll D. // Biochemistry. 1990. V. 29. P. 6706.
  6. Tsuge H., Nishimura T., Tada Y., Asao T., Turk D. // Journal of Biochemicaland Biophysical Research Communications. 1999. V. 266. P. 411.
  7. Guo Z., Mcgill A., Yu L., Li J., Ramirez J., Wang P.G. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 1996. V. 6. P. 573.
  8. Xian M., Chen X., Liu Z., Wang K., Wang P.G. // Journal of Biological Chemistry. 2000. V. 275. P. 20467.
  9. Varca G.H.C., Kadlubowski S., Wolszczak M., Lugão A.B., Rosiak J.M., Ulanski P. // Journal of Biolog. Macromolecules. 2016. V. 92. P. 654.
  10. Аллаяров С.Р., Руднева Т.Н., Демидов С.В., Аллаярова У.Ю., Чекалина С.Д. // Химия высоких энергий. 2024. Т. 58. № 5. С. 397.
  11. Аллаярова У.Ю., Демидов С.В., Блохина С.В., Раевская Т.А., Мищенко Д.В., Омельчук Ю.А., Аллаяров С.Р. // Химия высоких энергий. 2024. Т. 58. № 5. С. 404.
  12. Varca G.H.C., Ferraz C.C.F., Lopes P.S., Mathor M.B., Grasselli M., Lugão A.B. // Radiation Physics and Chemistry. 2014. V. 94. P. 181.
  13. Kedare S.B., Singh R.P. // J Food Sci Technol. 2011. V. 48. P. 412.
  14. Ohkawa N. Ohishi K., Yagi K. // Anal. Biochem. 1979. V. 95. P. 351.
  15. Шарпатый В.А. Радиационная химия биополимеров. М.: Энергоиздат, 1981. С.72.
  16. Sevilla M.D., D’Arcy J.B., Morehouse K.M. // J. Phys. Chem. 1979. V.83. P. 2893.
  17. Пшежецкий С.Я., Котов А.Г., Милинчук В.К., Рогинский В.А., Тупиков В.И. ЭПР свободных радикалов в радиационной химии ЭПР свободных радикалов в радиационной химии. М.: Химия, 1972. С. 309.
  18. Усатый А.Ф., Лазуркин Ю.С. Элементарные процессы химии высоких энергий. М.: Наука, 1965. С. 209.
  19. Garrison W.M., Jayko M.E., Rodgers A.J., Sokol H.A., Bennett-Corniea W. Washington, DC: The National Academies Press, 1968. P. 384.
  20. Кузина С.И., Аллаяров С.Р. // Химия высоких энергий. 2023. Т. 57. С. 384.
  21. Snipes W., Horan P.K. // Radiat. Res. 1967. V. 30. P. 307.
  22. Henriksen T. Electron spin resonance and effects of radiation on biological systems. Washington, DC: The National Academies Press, 1966. Р. 81.
  23. Каюшин Л.П., Львов К.М., Пулатова М.К. Исследование парамагнитных центров облученных белков, М.: Наука, 1970. С. 174.
  24. Милинчук В.К., Клиншпонт Э.Р., Пшежецкий С.Я. Макрорадикалы. М.: Химия, 1980. 264 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».