|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Исследование конформации и окислительно-восстановительного состояния цитохромов интактных митохондрий при гипоксии и окислительном стрессе методами спектроскопий резонансного и гигантского комбинационного рассеяния НИР
- Руководитель НИР: Браже Н.А.
- Участники НИР: Браже А.Р., Паршина Е.Ю., Сарычева А.С.
- Подразделение: Кафедра биофизики
- Срок исполнения: 1 января 2014 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 14-04-31883мол-а
- Номер ЦИТИС: 01201453430
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.17.23 Биофизика клетки
-
Ключевые слова:
спектроскопия резонансного комбинационного, плазмонный резонанс, цитохромы, спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния, серебряные наноструктурированные поверхности, неинвазивные методы исследования
-
Описание:
Окислительно-восстановительные (редокс) реакции в электронтранспортной цепи (ЭТЦ) могут приводить к генерации активных форм кислорода (АФК), вызывая патологические изменения митохондрий. Образование АФК во многом зависит от редокс-состояния цитохромов ЭТЦ, в частности, цитохромов b и с1 комплекса III и цитохрома с. Редокс-состояние и количество цитохрома с рассматривают в качестве показателя эффективности работы ЭТЦ и, в частности, комплекса IV, осуществляющего передачу электрона на молекулу кислорода, а также используют для оценки степени повреждения комплекса III под действием АФК. Методы, основанные на выделении цитохрома с из митохондрий, имеют ряд недостатков. Так, в процессе выделения происходит частичная потеря цитохрома с, а также изменение его редокс-состояния. Спектроскопия резонансного комбинационного рассеяния (РКР) позволяет исследовать конформацию и редокс-состояние цитохромов b-, c-и а-типов в ЭТЦ интактных митохондриях. В данном проекте предлагается неинвазивное исследование изменений конформационных и редокс-свойств цитохромов митохондрий, происходящие при окислительном стрессе и гипоксии с последующей нормоксией. Впервые предлагается применение спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) для селективного и высокочувствительного исследования свойств цитохрома с в функционирующих митохондриях. В ходе проекта будут получены данные по взаимосвязи конформации и редокс-состояния цитохромов ЭТЦ с активностью других переносчиков электронов и ферментов цикла Кребса. Также будет разработана методика по применению спектроскопий РКР и ГКР для оценивания редокс-состояния и изучения конформации цитохромов ЭТЦ в интактных изолированных митохондриях и митохондриях живых клеток.
-
Основные результаты:
В ходе выполнения проекта планируется получить: 1. Новые данные об изменении конформации и редокс-состояния гемопорфирина в цитохромах с, с1, b (комплексов II, III) и а, а3 (комплекса V) при окислительном стрессе, гипоксии и последующей нормоксии. Для детального анализа полученных данных будут использованы результаты экспериментов по исследованию свойств цитохромов ЭТЦ при селективном ингибировании комплексов дыхательной цепи митохондрий. Гипоксия с последующей нормоксией является симуляцией условий ишемии и реперфузии в сердце при гипоксии с восстановлении кровотока. Таким образом, данные, полученные нами, могут помочь понять механизмы нарушения работы ЭТЦ в целом сердце, связанные изменением свойств цитохромов. 2. По результатам исследований будет разработана неинвазивная методика изучения цитохромов всех типов в ЭТЦ митохондрий. Будут выявлены параметры спектров РКР митохондрий, чувствительные к изменениям активности комплексов ЭТЦ. 3. Будут получены результаты об изменении конформации и редокс-состояния цитохрома с митохондрий, помещенных на наноструктурированную серебряную поверхность. Ожидается, что методом спектроскопии ГКР будут зарегистрированы такие изменения, к которым спектроскопия РКР оказывается нечувствительной. 4. Будет разработана методика высокочувствительного исследования свойств цитохрома с интактных митохондрий при окислительном стрессе и гипоксии с использованием спектроскопии ГКР.
- Добавил в систему: Браже Надежда Александровна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Исследование конформации и окислительно-восстановительного состояния цитохромов интактных митохондрий при гипоксии и окислительном стрессе методами спектроскопий резонансного и гигантского комбинационного рассеяния |
| Результаты этапа: В течение первого года проекта был впервые разработан новый методический подход для исследования конформации и окислительно- восстановительного (редокс) состояния цитохрома С в интактных функционирующих митохондриях при помощи спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, SERS – surface-enhanced Raman spectroscopy) с использованием серебряных наноструктурированных поверхностей. С использованием разработанного подхода был проведен ряд исследований митохондрий и получены новые результаты об изменении конформационных и редокс-свойств цитохрома С в дыхательной цепи (электронтранспортной, ЭТЦ) интактных митохондрий при блокировании синтеза АТФ комплексом V (АТФ-синтетазой), действии протонофора FCCP, разобщающего синтез АТФ и транспорт электронов, и добавлении валиномицина, индуцирующего набухание матрикса митохондрий. Так, было показано, что блокирование синтеза АТФ олигомицином приводит к увеличению относительного содержания восстановленного цитохрома С в ЭТЦ митохондрий и изменению конформации гемопорфирина цитохрома С. Напротив, ускорение электронного транспорта в ЭТЦ при действии протонофора приводило к уменьшению относительного количества восстановленного цитохрома С. Нами впервые было показано, что уменьшение межмембранного расстояния приводит к усилению КР не только от цитохрома С, но и от цитохромов типа B. Были проведены дополнительные исследования, демонстрирующие отсутствие токсического действия серебряных наноструктурированных подложек на митохондрии и отсутствие фототоксического повреждения митохондрий. Сделанные эксперименты демонстрируют возможность использования разработанного подхода в фундаментальных и прикладных исследованиях цитохромов ЭТЦ митохондрий. Начаты предварительные экспериментыпо разработке методики регистрации поляризованного КР от биомолекул в составе клеток и органоидов для получения информации об ориентации биомолекул в мембранах. | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Исследование конформации и окислительно-восстановительного состояния цитохромов интактных митохондрий при гипоксии и окислительном стрессе методами спектроскопий резонансного и гигантского комбинационного рассеяния |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".