WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

Са2+-зависимые протеолитические ферменты некоторых водных беспозвоночных и рыб

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КАНЦЕРОВА

Надежда Павловна

Са2+-ЗАВИСИМЫЕ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ

НЕКОТОРЫХ ВОДНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ И РЫБ

Специальность 03.01.04 – биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Петрозаводск 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Карельского научного центра РАН

Научный руководитель: член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор НЕМОВА Нина Николаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук ШАРОВА Наталья Петровна доктор биологических наук, профессор МУХИН Вячеслав Анатольевич Учреждение Российской академии наук Ведущее учреждение:

Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН

Защита состоится 22 марта 2011 года в 12.00 на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.087.02 при Карельской государственной педагогической академии по адресу: 185680, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карельской государственной педагогической академии (185680, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 17).

Автореферат разослан " " февраля 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, к.м.н., доцент А.И. Малкиель

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Протеолиз – ферментативный гидролиз пептидных связей в белках и пептидах – один из наиболее важных и универсальных химических процессов живой природы (Антонов, 1983; Kirschner, 2000). Актуальность изучения внутриклеточных протеиназ определяется, с одной стороны, их базовыми функциями в клетке, а с другой стороны – их ролью в развитии ответных реакций организма на действие разнообразных стресс-факторов, в том числе и факторов среды. Функции внутриклеточных протеолитических ферментов заключаются в деградации белков, а также в катализе реакций ограниченного протеолиза, необходимых для регуляции клеточного метаболизма. Последняя функция становится более очевидной с повышением эволюционной организации живых организмов (Степанов, 1994), и сегодня система Са2+-зависимого протеолиза, включающая Са2+-зависимые протеиназы семейства кальпаинов и их эндогенный ингибитор кальпастатин, рассматривается как одна из важнейших регуляторных систем клеток высших эукариот (Goll et al., 1990; Croall, DeMartino, 1991; Goll et al., 2003).

Кальпаины (КФ 3.4.22.17; клан цистеиновых протеиназ CA, семейство C2) – Са2+зависимые протеиназы, ответственные за селективную деградацию белков в цитозоле клеток всех организмов – от прокариот до человека. Они принимают участие в базовых Са2+-зависимых клеточных процессах – передаче сигнала, клеточном цикле, пролиферации, дифференцировке, апоптозе, слиянии мембран, формировании мышечных волокон и других (Sorimachi et al., 1997; Goll et al., 2003);

изменение их активности описано при некоторых наследственных и эпигенетических нарушениях, дегенеративных заболеваниях (Tidball, Spencer, 2000; Suzuki et al., 2004). К настоящему моменту кальпаин-кальпастатиновая система достаточно хорошо изучена у млекопитающих, хотя и в этой области остается ряд нерешенных проблем (Бондарева и др., 2006; Goll et al., 2003). Сведения же о кальпаинах рыб, а также беспозвоночных животных сравнительно фрагментарны (Mykles et al., 1998; Ladrat et al., 2000; 2004; Salem et al., 2004; 2005a, Saito et al., 2007) и зачастую ограничиваются идентификацией кодирующих их нуклеотидных последовательностей. Несмотря на ограниченность структурных исследований Са2+-зависимых протеиназ цитозоля и кодирующих их генов у беспозвоночных и рыб, в отдельных исследованиях (Бондарева, 2002; 2004; Johnson, 1990) показано участие этих протеиназ в физиологических процессах, включая развитие адаптивных и патологических перестроек метаболизма. Критериями участия кальпаинов в этих процессах является изменение их функциональной активности (на уровне экспрессии, активации, компартментализации, ингибирования, синтеза специфичных форм и их соотношения) и ряда других свойств. Таким образом, исследования структуры, свойств и роли Са2+-зависимых протеолитических ферментов в метаболизме беспозвоночных и рыб представляют несомненный интерес как в сравнительно-эволюционном, так и в физиолого-биохимическом и экологическом аспектах.

Цель работы заключалась в характеристике внутриклеточных Са2+зависимых протеолитических ферментов семейства кальпаинов у водных беспозвоночных и рыб и выявлении ответных реакций на уровне Са2+зависимого протеолиза при влиянии на организмы некоторых антропогенных факторов среды.

Задачи исследования:

1. Выделить и идентифицировать так называемые «классические» формы кальпаинов или их гомологи из органов и тканей беспозвоночных и рыб, изучить их структурные и энзиматические свойства.

2. Изучить общие и специфические особенности внутриклеточных Са2+зависимых протеиназ у рыб и беспозвоночных.

3. Выявить изменения активности и экспрессии мРНК внутриклеточных Са2+-зависимых протеиназ беспозвоночных и рыб при воздействии на них антропогенных факторов среды.



Положения, выносимые на защиту:

1. Базовый уровень активности, а также структурные и энзиматические свойства внутриклеточных Са2+-зависимых протеиназ зависят от филогенетического положения объекта.

2. Характер ответной реакции со стороны внутриклеточных Са2+зависимых протеиназ на изученные антропогенные факторы зависит от концентрации, времени воздействия и природы действующего вещества.

Научная новизна. Впервые исследован базовый уровень активности внутриклеточных Са2+-зависимых протеиназ у ранее неизученных в этом отношении объектов – пресноводных беспозвоночных (кольчатых червей, насекомых, ракообразных, двустворчатых и брюхоногих моллюсков). На примере изученных беспозвоночных выявлена зависимость уровня активности внутриклеточных Са2+-зависимых протеиназ от филогенетического положения объекта. Впервые показано изменение уровня экспрессии гена кальпаин-подобной протеиназы в тканях беспозвоночных животных при антропогенном воздействии (при влиянии солей тяжелых металлов в аквариальном эксперименте). Показана роль исследуемых протеиназ в развитии ответной реакции водных беспозвоночных и рыб при воздействии некоторых антропогенных факторов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Значение результатов диссертационной работы для фундаментальной науки заключается в получении новых сведений о роли внутриклеточных Са2+-зависимых протеиназ в механизмах регуляции клеточного метаболизма у животных. Они могут послужить основой для дальнейших исследований протеиназ семейства кальпаинов и механизмов регуляции их активности в сравнительно-эволюционном и физиолого-биохимическом аспектах. Исследуемые показатели внутриклеточного Са2+-зависимого протеолиза у рыб и беспозвоночных могут быть использованы в качестве дополнительного биохимического критерия для оценки состояния организмов, обитающих в загрязненных водоемах. Материалы диссертации могут быть использованы в лекционных курсах «Экологическая биохимия» и «Введение в энзимологию» для студентов биологических факультетов вузов.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и обсуждены на российских и зарубежных научных конференциях: Всероссийской конференции «Научное наследие академика Л.А. Орбели. Структурные и функциональные основы эволюции функций, физиология экстремальных состояний»

(Санкт-Петербург, 2008), III International conference «Arctic Frontiers. Arctic marine ecosystems in an era of rapid climate change» (Troms, Norway, 2009), XVI Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2009), Международной научной конференции молодых ученых «Молодежь в науке – 2009» (Минск, 2009), IV Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Казань, 2009), XXVIII Международной конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера»

(Петрозаводск, 2009), IV International conference «Balwois – 2010. Water observation and information system for decision support» (Ohrid, Republic of Macedonia, 2010), III Международной конференции с элементами школы для молодых ученых, аспирантов и студентов «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2010), Международной школе-семинаре для молодых ученых «Биологические ресурсы Арктики и Субарктики – потенциал для биотехнологии: исследования и инновации» (Петрозаводск, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 печатные работы, из которых 1 монография в соавторстве, 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 8 статей в других изданиях и 11 тезисов докладов.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 28 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов.

Список цитируемой литературы включает 305 источников, в том числе работ зарубежных авторов.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своим учителям и наставникам: научному руководителю д.б.н., член-корр. РАН Н.Н. Немовой, научному консультанту к.б.н. Л.А. Лысенко, сотрудникам лаборатории экологической биохимии ИБ КарНЦ РАН за всестороннюю помощь, ценные советы и рекомендации. Автор искренне признательна сотрудникам ИБВВ им. И.Д. Папанина РАН, ИППЭС КНЦ РАН, ИМБП РАН, ББС ЗИН РАН «Картеш» за помощь в получении биологического материала, постановке экспериментов и обсуждении результатов исследований. Самые теплые слова благодарности сотрудникам группы молекулярной биологии ИБ КарНЦ РАН к.б.н. Л.В. Топчиевой и к.б.н. И.Е. Малышевой за помощь в проведении молекулярно-генетических исследований.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 08-04-01140-а, 09-04-90733-моб_ст), Программы Президента РФ «Ведущие научные школы» НШ-306.2008.4 и НШ-3731.2010.4.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обзоре литературы приведены современные данные о структуре, свойствах, механизмах регуляции и биологической роли внутриклеточных Са2+-зависимых протеолитических ферментов семейства кальпаинов у животных, в том числе у рыб и беспозвоночных. Обобщены данные литературы о роли исследуемых протеиназ в механизмах эколого-биохимических адаптаций в условиях изменения различных факторов окружающей среды, включая антропогенные. Обозначены нерешенные вопросы и перспективы исследования Са2+-зависимых протеиназ у низших позвоночных и беспозвоночных животных.

Материал. В качестве объектов исследования были использованы представители следующих таксонов беспозвоночных: тип Кольчатые черви (Annelida): олигохета Stylodrilus heringianus (кл. Oligochaeta, отр. Lumbriculida), малая ложноконская пиявка Herpobdella octoculata (кл. Hirudinea, отр.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


Похожие материалы:

«САВИНОВ Иван Алексеевич Система и эволюция порядка Celastrales на основе данных сравнительной морфологии 03.02.01 – Ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург - 2011 2 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН и в ГОУ ВПО Московский государственный университет прикладной биотехнологии Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН Цвелев ...»

«Каплан Игорь Борисович Сборка вирионов и распространение в растении разных групп фитовирусов 03.02.02 – Вирусология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва 2010 Работа выполнена на кафедре вирусологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоноcова и на кафедре фитопатологии Корнельского университета (г. Итака, США) Научный консультант: доктор биологических наук, профессор, академик РАН Атабеков Иосиф ...»

«ФИЛИППЕНКО Дмитрий Павлович ФАУНА И ЭКОЛОГИЯ МОЛЛЮСКОВ ЭСТУАРНЫХ ВОДОЕМОВ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ Специальность 03.02.08 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Калининград – 2012 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Калининградский государственный технический университет Научный руководитель: доктор биологических наук Науменко Елена Николаевна Официальные оппоненты: Никитина Светлана Михайловна доктор биологических наук, профессор; ...»

«Волкова Елена Константиновна СИНТЕЗ И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИМЕНЕНИЙ 03.01.02 – Биофизика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Саратов 2013 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского На кафедре Оптики и биофотоники Научный руководитель: доктор физико – математических наук, профессор Кочубей Вячеслав Иванович Официальные оппоненты: доктор ...»

«Кекишева Юлия Евгеньевна Разнообразие сообществ еловых лесов западной части подзоны средней тайги Архангельской области 03.02.08 – Экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург – 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поморском государственном университете им. М. В. Ломоносова Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор Наквасина Елена Николаевна ...»

«Токарь Ольга Егоровна ВОДНЫЕ МАКРОФИТЫ РЕКИ ИШИМ И ПОЙМЕННЫХ ОЗЕР (флора, растительность и фитоиндикация экологического состояния экотопов) 03.00.05 – Ботаника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Омск – 2005 Диссертация выполнена на кафедре ботаники и основ сельского хозяйства Омского государственного педагогического университета Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Борис Федорович Свириденко Официальные оппоненты: доктор ...»

«АРЛЯПОВ ВЯЧЕСЛАВ АЛЕКСЕЕВИЧ ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОСЕЛЕКТИВНЫХ БИОСЕНСОРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ 03.00.23 – биотехнология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук МОСКВА – 2009 Работа выполнена на кафедре химии естественно-научного факультета Тульского государственного университета. кандидат химических наук, доцент Научный руководитель: Алферов Валерий Анатольевич доктор химических наук, профессор ...»

«ТОРШИЛОВА АЛЛА АНАТОЛЬЕВНА РЕПРОДУКТИВНАЯ БИОЛОГИЯ Dioscorea nipponica Makino (Dioscoreaceae) 03.00.05 – Ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2007 2 Работа выполнена в Лаборатории эмбриологии и репродуктивной биологии Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН Научный руководитель доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Батыгина Татьяна Борисовна Официальные оппоненты: доктор биологических наук, член-корреспондент ...»

«Качалов Иван Юрьевич ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФИТОРАЗНООБРАЗИЯ ЛУГОВ В БАССЕЙНЕ НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ Р. ВЯТКА Специальность 03.00.16 – экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2006 Работа выполнена на кафедре общей экологии государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный университет имени В. И. Ульянова-Ленина Научный руководитель: доктор биологических наук профессор ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.