Влияние состава липидной матрицы на активность мембранотропных ферментов галактонолактоноксидазы из Trypanosoma cruzi и L-галактоно-1,4-лактондегидрогеназы из Arabidopsis thaliana в системе обращённых мицелл

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследование многих мембранных ферментов в водной среде затруднено, что обусловливает необходимость использования мембрано-подобных систем, таких как обращённые мицеллы поверхностно-активных веществ (ПАВ). Однако мицеллы являются упрощённой моделью природных мембран, значительную часть которых составляют фосфолипиды. В работе изучено влияние фосфолипидов, фосфатидилхолина (ФХ) и фосфатидилэтаноламина (ФЭ) на активность мембранных ферментов на примере галактонолактоноксидазы из Trypanosoma cruzi (TcGAL) и L-галактоно-1,4-лактондегидрогеназы из Arabidopsis thaliana (AtGALDH). Исследовано влияние структуры мицеллобразующего ПАВ на активность ферментов на примере анионного ПАВ (АОТ), нейтрального ПАВ (Бридж-96) и смеси катионного и анионного ПАВ (ЦТАБ и АОТ). Обнаружено выраженное влияние липидных добавок ФХ и ФЭ на активность AtGALDH и TcGAL, проявляющееся в увеличении каталитической активности и значительном изменении профилей зависимости активности ферментов от размера мицелл (степени гидратации). Обнаруженные эффекты обусловлены снижением плотности отрицательного заряда мицеллярной матрицы, а также влиянием липидных добавок на олигомерный состав ферментов, что связано с формированием тетрамерной формы ферментов и/или белок-липидных комплексов. При варьировании состава и структуры мицеллообразующего ПАВ (АОТ, ЦТАБ и Бридж-96) изменение каталитических свойств ферментов обусловлено влиянием ПАВ на размер мицелл, подвижность липидов, заряд и жёсткость самой матрицы.

Об авторах

А. А Чудин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119991 Москва, Россия

Е. В Кудряшова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Email: helenakoudriachova@yandex.ru
119991 Москва, Россия

Список литературы

  1. Kudryashova, E. V., Leferink, N. G. H., Slot, I. G. M., and Van Berkel, W. J. H. (2011) Galactonolactone oxidoreductase from Trypanosoma cruzi employs a FAD cofactor for the synthesis of vitamin C, Biochim. Biophys. Acta, 1814, 545-552, doi: 10.1016/j.bbapap.2011.03.001.
  2. Quiñones, W., Acosta, H., Gonçalves, C. S., Motta, M. C. M., Gualdrón-López, M., and Michels, P. A. M. (2020) Structure, properties, and function of glycosomes in Trypanosoma cruzi, Front. Cell. Infect. Microbiol., 10, 25, doi: 10.3389/fcimb.2020.00025.
  3. Wilkinson, S. R., Prathalingam, S. R., Taylor, M. C., Horn, D., and Kelly, J. M. (2005) Vitamin C biosynthesis in trypanosomes: a role for the glycosome, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 11645-11650, doi: 10.1073/pnas.0504251102.
  4. Logan, F. J., Taylor, M. C., Wilkinson, S. R., Kaur, H., and Kelly, J. M. (2007) The terminal step in vitamin C biosynthesis in Trypanosoma cruzi is mediated by a FMN-dependent galactonolactone oxidase, Biochem. J., 407, 419-426, doi: 10.1042/BJ20070766.
  5. Chudin, A. A., and Kudryashova, E. V. (2022) Improved enzymatic assay and inhibition analysis of redox membranotropic enzymes, AtGALDH and TcGAL, using a reversed micellar system, Analytica, 3, 36-53, doi: 10.3390/analytica3010004.
  6. Leferink, N. G. H., Heuts, D. P. H. M., Fraaije, M. W., and van Berkel, W. J. H. (2008) The growing VAO flavoprotein family, Arch. Biochem. Biophys., 474, 292-301, doi: 10.1016/j.abb.2008.01.027.
  7. Хмельницкий Ю. Л., Левашов А. В., Клячко И. Л., Мартинек К. (1984) Микрогетерогенная среда для химических (ферментативных) реакций на основе коллоидного раствора воды в органическом растворителе, Успехи химии, 53, 545-565.
  8. Klyachko, N. L., Shchedrina, V. A., Efimov, A. V., Kazakov, S. V., Gazaryan, I. G., Kristal, B. S., and Brown, A. M. (2005) pH-dependent substrate preference of pig heart lipoamide dehydrogenase varies with oligomeric state: response to mitochondrial matrix acidification, J. Biol. Chem., 280, 16106-16114, doi: 10.1074/jbc.M414285200.
  9. Kudryashova, E. V., Bronza, V. L., Vinogradov, A. A., Kamyshny, A., Magdassi, S., and Levashov, A. V. (2011) Regulation of acid phosphatase in reverse micellar system by lipids additives: structural aspects, J. Colloid Interface Sci., 353, 490-497, doi: 10.1016/j.jcis.2010.09.072.
  10. De Azevedo-Martins, A. C., Ocaña, K., de Souza, W., de Vasconcelos, A. T. R., Teixeira, M. M. G., Camargo, E. P., Alves, J. M. P., and Motta, M. C. M. (2022) The importance of glycerophospholipid production to the mutualist symbiosis of trypanosomatids, Pathogens, 11, 41, doi: 10.3390/pathogens11010041.
  11. Oliveira, M. M., Timm, S. L., and Costa, S. C. G. (1977) Lipid composition of Trypanosoma cruzi, Comp. Biochem. Physiol. B Comp. Biochem., 58, 195-199, doi: 10.1016/0305-0491(77)90109-2.
  12. Urbina, J. A., Marchan, E., Lazardi, K., Visbal, G., Apitz-Castro, R., Gil, F., Aguirre, T., Piras, M. M., and Piras, R. (1993) Inhibition of phosphatidylcholine biosynthesis and cell proliferation in Trypanosoma cruz by ajoene, an antiplatelet compound isolated from garlic, Biochem. Pharmacol., 45, 2381-2387, doi: 10.1016/0006-2952(93)90217-k.
  13. Shome, A., Roy, S., and Kumar, P. (2007) Nonionic surfactants: a key to enhance the enzyme activity at cationic reverse micellar interface, Langmuir, 23, 4130-4136, doi: 10.1021/la062804j.
  14. Leferink, N. G. H., van den Berg, W. A. M., and van Berkel, W. J. H. (2008) L-Galactono-γ-lactone dehydrogenase from Arabidopsis thaliana, a flavoprotein involved in vitamin C biosynthesis, FEBS J., 275, 713-726, doi: 10.1111/j.1742-4658.2007.06233.x.
  15. Хмельницкий Ю. Л., Левашов А. В., Клячко Н. Л., Черняк В. Я., Мартинек К. (1982) Ферменты, включенные в обращенные мицеллы поверхностно-активных веществ в органических растворителях. Исследование системы белок-аэрозоль OT-H2O-октан методом седиментационного анализа, Биохимия, 47, 86-99.
  16. Levashov, A. V., Khmelnitsky, Y. L., Klyachko, N. L., Chernyak, V. Y., and Martinek, K. (1981) Ultracantrifugation of reversed micelles in organic solvent: new approach to determination of molecular weight and effective size of proteins, Anal. Biochem., 118, 42-46, doi: 10.1016/0003-2697(81)90153-6.
  17. Краснопевцева М. К., Белик В. П., Богданов А. А., Семенова И. В., Смолин А. Г., Васютинский О. С. (2020) Определение времен затухания и анизотропии поляризованной флуоресценции флавинадениндинуклеотида с субнаносекундным разрешением, Письма ЖТФ, 46, 43-46, doi: 10.21883/PJTF.2020.12.49528.18234.
  18. Kudryashova, E. V., Visser, A. J. W. G., and van Berkel, W. J. H. (2008) Monomer formation and function of p-Hydroxybenzoate hydroxylase in reverse micelles and dimethylsulfoxide/water mixtures, ChemBioChem, 9, 413-419, doi: 10.1002/cbic.200700267.
  19. Levashov, A. V. and Klyachko, N. L. (2001) Reverse micellar systems, Methods Biotechnol., 15, 575-586, doi: 10.1385/1-59259-112-4:575.
  20. Tsui, F. C., Ojcius, D. M., and Hubbell, W. L. (1986) The intrinsic pKa values for phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine in phosphatidylcholine host bilayers, Biophys. J., 49, 459-468, doi: 10.1016/S0006-3495(86)83655-4.
  21. Levashov, A. V., Ugolnikova, A. V., Ivanov, M. V., and Klyachko, N. L. (1997) Formation of homo- and heterooligomeric supramolecular structures by D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and lactate dehydrogenase in reversed micelles of aerosol OT in octane, Biochem. Mol. Biol. Int., 42, 527-534, doi: 10.1080/15216549700202931.
  22. Chatterley, A. S., Laity, P., Holland, C., Weidner, T., Woutersen, S., and Giubertoni, G. (2022) Broadband multidimensional spectroscopy identifies the amide II vibrations in silkworm films, Molecules, 27, doi: 10.3390/molecules27196275.
  23. Кудряшова Е. В., Гладилин А. К., Левашов А. В. (2002) Белки в надмолекулярных ансамблях: исследование структуры методом разрешенно-временной флуоресцентной анизотропии, Усп. биол. химии, 42, 257-294.
  24. Jonas, A., and Drengler, S. M. (1977) Fluorescence polarization studies of human and rhesus a-i apolipoproteins and their complexes with phosphatidylcholine, Biochem. Biophys. Res. Commun., 78, 1424-1430, doi: 10.1016/0006-291x(77)91451-6.
  25. Lolkema, J. S., and Slotboom, D. J. (2015) The Hill analysis and co-ion-driven transporter kinetics, J. Gen. Physiol., 145, 565-574, doi: 10.1085/jgp.201411332.
  26. Azimi, M., Nafissi-Varcheh, N., Faramarzi, M. A., and Aboofazeli, R. (2016) Laccase activity in CTAB-based water-in-oil microemulsions, Iran J. Pharm. Res., 15, 441-452.
  27. Kabanov, A. V., Nametkin, S. N., and Levashov, A. V. (1990) The principal difference in regulation of the catalytic activity of water-soluble and membrane forms of enzymes in reversed micelles. γ-Glutamyltransferase and aminopeptidase, FEBS Lett., 267, 236-238, doi: 10.1016/0014-5793(90)80933-a.
  28. Yang, Z., and Robb, D. A. (2005) Tyrosinase activity in reversed micelles, Biocatal. Biotransform., 23, 423-430, doi: 10.1080/10242420500387433.
  29. Gupte, A., Nagarajan, R., and Kilara, A. (1995) Enzymatic oxidation of cholesterol in reverse micelles, Ind. Eng. Chem. Res., 34, 2910-2922, doi: 10.1021/ie00047a045.
  30. Чудин А. А., Злотников И. Д., Крылов С. С., Семенов В. В., Кудряшова Е. В. (2023) Ингибиторы галактонолактоноксидазы из Trypanosoma cruzi на основе аллилполиалкоксибензолов, Биохимия, 88, 97-109, doi: 10.31857/S0320972523010074.

© 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