|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Кинетика реакций, катализируемых лакказой из гриба Antrodiella Fagineaдипломная работа (Специалист)
- Научные руководители: Вржещ П.В., Филимонов И.С.
- Автор: Курочкина Анастасия Д.
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2011
- Аннотация: Белки, содержащие атомы меди как кофакторы, крайне важны для большого числа реакций клеточного метаболизма многих живых организмов. Они вовлечены в окислительное фосфорилирование, фотосинтез, катаболизм различных питательных веществ, а так же токсичных соединений. Наличие атомов меди в белковой глобуле позволяет белкам катализировать реакции, включающие процесс передачи электронов, поскольку атомы меди в составе белка способны принимать и отдавать электроны, изменяя степень окисления с CuII до CuI и наоборот, соответственно. Самые простые медьсодержащие белки, такие как пластоцианины растений или азурины бактерий, выступают в качестве простых переносчикков в цепи передачи электронов. Более сложные медьсодержащие белки являются оксидоредуктазами, т.е. ферментами, катализирующими окислительно-восстановительные реакции. Примерами таких ферментов могут служить лакказа, нитритредуктаза, церулоплазмин, аскорбатоксидаза. Некоторые медьсодержащие ферменты имеют несколько атомов меди в активном центре. Комбинирование различных медьсодержащих сайтов в одной молекуле белка позволяет ферменту последовательно принимать несколько электронов. Данное свойство наиболее важно, когда в качестве акцептора электронов выступает молекулярный кислород, т.к. производные кислорода, полученные одноэлектронным переносом, крайне вредны для клетки. Обычно подобного рода оксидазы содержат в своем составе 2 или 4 атома меди и катализируют окислительно-восстановительную реакцию, в которой электроны от донора электронов переносятся на молекулярный кислород, с последующим его восстановлением до воды или гидропероксида. Примерами таких ферментов могут служить церулоплазмин, аскорбатоксидаза, ферредоксин, а так же лакказа. Лакказа (n-дифенол: кислородоксидоредуктаза, EC 1.10.3.2) – медьсодержащая оксидаза, в активном центре которой располагается уникальный ансамбль из четырех атомов меди. Данный фермент представлен, главным образом, в растениях и грибах, где выполняет разнообразные функции. Впервые лакказа была выделена из сока лакового дерева Rhus vernicifera в конце XIX века. На сегодняшний день выделено и охарактеризовано более 100 лакказ из различных источников: грибы, растения, насекомые и бактерии. Большинство охарактеризованных грибных лакказ являются внеклеточными ферментами. По-видимому, локализация лакказы связана с выполняемыми ею физиологическими функциями и/или определяется количеством субстратов, доступных ферменту. Внутриклеточные лакказы могут принимать участие в трансформации низко-молекулярных фенольных соединений, образующихся в клетке. До сих пор однозначно не определены функции как растительных, так и грибных лакказ. В растениях лакказы участвуют в синтезе лигнина, катализирую свободно-радикальную полимеризацию структурных единиц лигнина: n-кумарового, кониферилового и синапового спиртов. Основные функции грибных лакказ – это участие в процессах деградации лигнина, в патогенезе и детоксикации, а также в процессе развития и морфогенеза грибов. Образование плодовых тел грибов сопряжено с катализируемым лакказой синтезом внеклеточных пигментов, которые участвуют в качестве связующих элементов при сшивке компонентов клеточных стенок грибов. Лакказа является важным промышленным ферментом за счет своей способности окислять большое количество субстратов, имеющих отношение к промышленности. По каталитическим свойствам, субстратной специфичности и биотехнологическому потенциалу лакказа – практически идеальный катализатор для «зеленой» химии. Несмотря на высокую важность лакказы для промышленности и большое количество исследований, ей посвященных, остается много «белых» пятен в наших знаниях относительно этого фермента. В том числе, до сих пор точно не известен его каталитический механизм. Ферментативная реакция, катализируемая лакказой, представляет собой сложный многостадийный процесс, включающий последовательную передачу четырех электронов от восстановителя в активный центр фермента, а также перенос электронов внутри активного центра. После этой «зарядки» каталитического центра электронами происходит восстановления молекулы кислорода сразу до воды, минуя стадию перекиси. Попытки изучить процессы, протекающие в активном центре лакказы, и определить каталитический механизм действия фермента предпринимались неоднократно, с использованием самых современных экспериментальных подходов. Тем не менее, задача построения каталитической модели действия лакказы до сих пор не имеет однозначного решения. Это делает еще более удивительным тот факт, что, несмотря на долгую историю исследования лакказы, кинетика реакций, катализируемых этим ферментом изучена весьма поверхностно. Так практически отсутствуют работы, посвященные исследованию влияния концентрации кислорода на ферментативную активность. Между тем приемы ферментативной кинетики позволяют получить важные результаты и сделать однозначные выводы, необходимые для построения каталитической модели действия фермента. Устранению «белых» пятен в кинетике лакказы, на примере лаказы из гриба Antrodiella Faginea, посвящена настоящая работа.
- Добавил в систему: Вржещ Петр Владимирович