Induction of the Antioxidant Activity by Selenium Compounds in the  Aspergillus niger  Mycelium

P. A. Poluboyarinov; Полубояринов П. А.; A. V. Kuznetsova; Кузнецова А. В.; I. Ya. Moiseeva; Моисеева И. Я.; N. I. Mikulyak; Микуляк Н. И.; A. P. Kaplun; Каплун А. П.

doi:10.31857/S0132342323040371

Индукция активности антиоксидантной системы соединениями селена в мицелии Aspergillus niger

Авторы: Полубояринов П.А.¹, Кузнецова А.В.¹, Моисеева И.Я.¹, Микуляк Н.И.¹, Каплун А.П.²
Учреждения:
1. ФГБОУ ВО “Пензенский государственный университет”
2. Московский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)
Выпуск: Том 49, № 5 (2023)
Страницы: 523-536
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0132-3423/article/view/139256
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132342323040371
EDN: https://elibrary.ru/ODQTVF
ID: 139256

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследование индукции антиоксидантной активности соединениями селена (Na₂SeO₃, диацетофенонилселенид (ДАФС-25), L-селеноцистин) в различных организмах представляет интерес как механизм защиты клеточных мембран от окислительного стресса. Методом кулонометрического определения электрогенерированными титрантами (бромом и иодом) проведена сравнительная оценка антиоксидантной активности 23 аминокислот. Показано, что активность уменьшается в следующем ряду: цистин > триптофан > L-селеноцистин > тирозин > 3,3'-диметил-L-селеноцистин > > метионин. С иодом взаимодействуют только аминокислоты-антиоксиданты, которые содержат более активные восстановители – сульфгидрильные и селенольные группы: цистеин > селеноцистеин > трео-3-метил-L-селеноцистеин. Вероятно, коррекция антиоксидантного статуса на уровне аминокислот реализуется за счет наличия сульфгидрильных и селенольных групп в радикалах. Если сульфгидрильных и селенольных групп окажется недостаточно, в роли перехватчиков-восстановителей будут действовать цистин, L-селеноцистин, а также триптофан, тирозин и метионин. Обнаружено, что селенсодержащие соединения дозозависимо индуцируют как общую антиоксидантную активность мицелия гриба Aspergillus niger Tiegh., так и показатели активности антиоксидантной системы (аминокислотный состав и фермент каталазу), что в свою очередь стимулирует накопление биомассы. Наибольший эффект в индукции общей антиоксидантной активности (3.4–5.5 раза) оказывали ДАФС-25 и селенит натрия в самой высокой концентрации (0.025 мг Se/л), более низкие концентрации (0.0025–0.00025 мг Se/л) оказывали меньший эффект (25.8–41.7%). Антиоксидантная активность в пробах с L-селеноцистином повышалась на 1.6–43.3%. Отмечается, что иодная антиоксидантная активность в мицелии в целом была ниже бромной. Все исследуемые соединения селена стимулировали рост биомассы мицелия A. niger (селенит натрия и L-селеноцистин при 0.025 мг Se/л), эффект липофильного ДАФС-25 проявлялся при более низкой концентрации. Также в пробах с ДАФС-25 отмечено более высокое общее содержание аминокислот, активация каталазы и накопление аминокислот-антиоксидантов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в присутствии соединений селена дозозависимо активируется антиоксидантная система мицелия гриба A. niger, что связано с влиянием этих соединений на систему белкового обмена и накопление биомассы.

Ключевые слова

соединения селена, антиоксидантная активность, каталаза, мицелий

Список литературы

Jitca G., Osz B.E., Tero-Vescan A., Miklos A.P., Rusz C.M., Batrinu M.G., Vari C.E. // Antioxidants. 2022. V. 11. P. 1–30. https://doi.org/10.3390/antiox11030572
Блинохватов А.Ф., Денисова Г.В., Ильин Д.Ю. // Селен в биосфере / Под ред. Блинохватова А.Ф. Пенза: Пензенская гос. с.-х. академия, 2001. 322 с.
Santesmasses D., Mariotti M., Gladyshev V.N. // Antioxid. Redox Signal. 2020. V. 33. P. 525–536. https://doi.org/10.1089/ars.2020.8044
Zhang Y., Roh Y.J., Han S.J., Park I., Lee H.M., Ok Y.S., Lee B.C., Lee S.R. // Antioxidants (Basel). 2020. V. 9. P. 1–17. https://doi.org/10.3390/antiox9050383
Sies H. // Free Radic. Biol. Med. 1993. V. 14. P. 313–323. https://doi.org/10.1016/0891-5849(93)90028-s
Блинохватов А.Ф. // 9-R-сим-нонагидро-10-окса(халькогена) антрацены и соли 9-R-сим-октагидро-10-оксониа (халькогенониа) антрацена: дисc. докт. хим. наук. Саратов, 1993. 378 с.
Древко Б.И. // Патент RU 2051681 С1, 1996.
Полубояринов П.А., Голубкина Н.А. // Физиология растений. 2015. Т. 62. С. 396–403. [Poluboyarinov P.A., Golubkina N.A. // Russ. J. Plant Physiol. 2015. V. 62. P. 367–374.] https://doi.org/10.1134/S1021443715030164
Castillo-Godina R.G., Foroughbakhch-Pournavab R., Benavides-Mendoza A. // J. Agr. Sci. Tech. 2016. V. 18. P. 233–244.
Bebien M., Lagniel G., Garin J., Touati D., Vermeglio A., Labarre J. // J. Bacteriol. 2002. V. 184. P. 1556–1564. https://doi.org/10.1128/jb.184.6.1556-1564.2002
Строгов В.В., Родионова Т.Н. // Вестник ветеринарии. 2011. Т. 59. С. 150–152.
Wang H.W., Cai D.B., Xiao G.H., Zhao C.L., Wang Z.H., Xu H.M., Guan Y.Q. // Israeli J. Aquacult.-Bamidgeh. 2009. V. 61. P. 322–332.
Боряев Г.И., Гаврюшина И.В., Федоров Ю.Н. // С.-х. биол. 2010. Т. 45. С. 65–70.
Dzobo K., Naik Y.S. // South African J. Sci. 2013. V. 109. P. 1–8. https://doi.org/10.1590/sajs.2013/965
Golubkina N., Zamana S., Seredin T., Poluboyarinov P., Sokolov S., Baranova H., Krivenkov L., Pietrantonio L., Caruso G. // Plants (Basel). 2019. V. 8. P. 102. https://doi.org/10.3390/plants8040102
Misra S., Kwong R.W.M., Niyogi S. // J. Exp. Biol. 2012. V. 215. P. 1491–1501. https://doi.org/10.1242/jeb.062307
Полубояринов П.А., Елистратов Д.Г., Швец В.И. // Тонк. химич. технол. 2019. Т. 14. С. 5–24.
Casalbore G., Mastragostino M., Valcher S. // J. Electroanal. Chem. 1978. V. 87. P. 411–418.
Абуллин И.Ф., Будников Г.К. // Заводская лаб. 1998. Т. 64. С. 1–12.
Ramussen. B., Sorensen A., Gotfredsen H., Pittelkow M. // Chem. Commun. 2014. V. 50. P. 3716–3718. https://doi.org/10.1039/C4CC00523F
Sulfur in Organic and Inorganic Chemistry / Ed. Senning A. New York: Marcel Dekker, 1972.
Pleasants J.C., Guo W., Rabenstein D.L. // J. Am. Chem. Soc. 1989. V. 111. P. 6553–6558.
Hondal R.J., Ruggles E.L. // Amino Acids. 2011. V. 41. P. 73–89. https://doi.org/10.1007/s00726-010-0494-6
Блинохватов А.Ф., Денисова Г.В., Иванов А.И., Ильин Д.Ю. // Микология и фитопатол. 2000. Т. 34. С. 42–45.
Князева О.Е., Полубояринов П.А. // В сб. Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии. Межвузовский сборник научных трудов XIV Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием. Саратов, 2020. С. 64–67.
Kieliszek M., Blazejak S., Bzducha-Wrobel A., Kot A.M. // Biol. Trace Elem. Res. 1989. V. 187. P. 316–327.
Szabados L., Savoure A. // Trends Plant Sci. 2010. V. 15. P. 89–97.
Yuan L., Zhang R., Ma X., Yang L., Zheng Q., Chen D., Li M., Fan T., Liu Y., Pan L., Yin X. // Nutrients. 2018. V. 10. P. 318. https://doi.org/10.3390/nu10030318
Чикин Ю.А., Лихачев А.Н. // Микология и фитопатология. 1997. Т. 31. № 4. С. 54–61.
Полубояринов П.А., Моисеева И.Я., Микуляк Н.И., Голубкина Н.А., Каплун А.П. // Изв. высших учебных заведений. Сер. Химия и химич. технол. 2022. Т. 65. С. 19–29. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226502.6466
Полубояринов П.А., Голубкина Н.А., Аниськов А.А., Моисеева И.Я., Глебова Н.Н., Швец В.И. // Биоорг. химия. 2019. Т. 45. С. 365–373. [Poluboyarinov P.A., Golubkina N.A., Aniskov A.A., Moiseeva I.J., Glebova N.N., Shvets V.I. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2019. V. 45. P. 241–247.] https://doi.org/10.1134/S1068162019040083
Лапин А.А. // МВИ-001-44538054-07. Суммарная антиоксидантная активность. Методика выполнения измерений на кулонометрическом анализаторе. Жердевка: ООО Концерн “Отечественные инновационные технологии”, 2011. 35 с.
Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик O.A., Болышева Т.Н., Гомонова Н.Ф., Дурынина Е.П., Егоров B.C., Егорова Е.В., Едемская Н.Л., Карпова Е.А., Прижукова В.Г. // Практикум по агрохимии. Москва: изд-во МГУ, 2001. 689 с.
М-04-38-2009. Методика определения протеиногенных аминокислот в кормах и сырье. ООО “Люмэкс-маркетинг”. СПб., 2014. 49 с.
Панкратов А.Н., Цивилева О.М., Белобородая А.С., Цымбал О.А., Древко Я.Б. // Изв. Саратовского ун. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17. № 3. С. 286–298.