5.82M

Category:

biology

Системи клітинного захисту. Система білків теплового шоку. СОС-система, репараційні молекулярні механізми

1.

ННЦ «ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ»
Київського національного університету імені Тараса Шевченка
РАДІОБІОЛОГІЯ
д.б.н., професор кафедри біофізики
Мартинюк Віктор Семенович
mavis
Київ
2014
© В.С. Мартинюк

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Системи клітинного захисту.
● Система білків теплового шоку.
● СОС-система, репараційні молекулярні механізми.
● Антиоксидантна система клітини
● Пострадіаційне відновлення клітин.
© В.С. Мартинюк

3.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Моделі виживання клітин.
Крива виживаності для слабощільного
іонізуючого випромінювання.
D0 – інактивуюча доза (на кожний об'єкт
припадає одне влучення), при якій
кількість живих клітин зменшується в е
раз, є показни.
Dq – доза, що повязана зі здадтністю
клітин до репарації.
n – показник здатності клітин до
виживання.
© В.С. Мартинюк

4.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Моделі виживання клітин.
Крива виживаності для низьких доз
випромінювання.
Пояснення немонотонної залежності
пов'язано з недостатньою активністю
системи репарації, для повної активації
якої
необхідний
більший
рівень
ушкодження.
© В.С. Мартинюк

5.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Система клітинного захисту
1. Система захисту білків (система шаперонів).
2. Система захисту ДНК (система репарації і SOSрепарації).
3. Система захисту від активних форм кисню
(антиоксидантна система).
© В.С. Мартинюк

6.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Система шаперонів (білків теплового шоку).
Шаперони (chaperones) – це клас білків, головна функція яких
полягає у відновленні правильної нативной третинної або
четвертинної структури білків, а також в утворенні і дисоціації
білкових комплексів .
Шаперони є в усіх живих організмах.
Механізм їх дії базується на нековалентному приєднанні до
білків і їх «розплітання» з використанням енергії гідролізу
АТФ.
Багато шаперонів є білками теплового шоку, тобто білками,
експресія яких активується у відповідь на клітинний стрес.
HSP33, HSP60, HSP70, HSP90, HSP100, GroES, GrpE, DnaJ, убіквітин.
© В.С. Мартинюк

7.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Система білків теплового шоку.
© В.С. Мартинюк

8.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Система білків теплового шоку.
Hsp70
Hsp104
https://www.bcm.edu/research/labs/tsai/?PMID=2101
© В.С. Мартинюк

9.

РАДІОБІОЛОГІЯ
Деградацію білків раніше вважали ймовірним процесом, але це
окремий алгоритмічний процес.
В клітині деградація білків відбувається завдяки убіквітин-залежному
протеолізу.
Які білки розщеплюються:
1. Дефектні білки: мутантні і частково денатуровані.
2. Білки-регулятори.
Деградація відбувається у два етапи:
1. Ковалентне приєднання до поліпептидного ланцюгу пошкодженого
білка поліубіквітинового ланцюгу (приєднання мітки)
2. Розщеплення міченого білка 26S-протеасомою.
© В.С. Мартинюк

10.

РАДІОБІОЛОГІЯ
Убіквітин – це специфічний поліпептид, що складається з 76
амінокислотних залишків.
Приєднання цього поліпептиду до пошкоджених білків
відбувається за допомогою трьох ферментів – Е1, Е2 і Е3.
1. Фермент Е1 – активує убіквітин: відбувається АТФ-залежне
формування макроергічного зв'язку між С-кінцем
убіквітину і цистеїном ферменту Е1.
2. Активований убіквітин переноситься на амінокислотний
залишок цистеїну ферменту Е2. Існує декілька форм Е2.
© В.С. Мартинюк

11.

РАДІОБІОЛОГІЯ
3. Перенос убіквітину з білка Е2 на пошкоджений білок за
допомогою ферменту Е3, який є убіквітин-лігазою. Перенос
убіквітину відбувається з утворенням ковалентнного
амідного зв'язку між лізином білка-мішені і С-кінцем
убіквітину (у випадку приєднання першої молекули
убіквітину), або між лізином-48 убіквітину, що приєднався
раніше, і С-кнцем наступної молекули убіквітину.
!!! На рівні взаємодії Е3 з білком-мішенню відбувається
розпізнавання структурного мотиву, що забезпечує
специфічність протеолізу. В нативних білках цей
структурний мотив є скритим і недоступним для взаємодії з
Е3. Він відкривається при частковій денатурації білку
внаслідок ймовірній дії факторів або спрямованої
(запрограмованої) фізичної або хімічної модифікації.
© В.С. Мартинюк

12.

РАДІОБІОЛОГІЯ
© В.С. Мартинюк

13.

РАДІОБІОЛОГІЯ
© В.С. Мартинюк

14.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● СОС-система, репараційні молекулярні механізми.
Репарація ДНК
1. Пряма репарація (безпосереднє виправлення хімічної структури
нуклеотидів).
2. Ексцизійна репарація
- азотистих основ (видалення пошкодженого нуклеотиду і заміна
на правильний).
- нуклеотидів (видалення пошкодженого нуклеотиду разом з
сусідніми заміна на правильні).
3. Місметч-репарація (виправлення неправильних
некомплементарних пар нуклеотидів)
4. Репарація розривів
http://www.cellbiol.ru/book/export/html/67
© В.С. Мартинюк

15.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● СОС-система, репараційні молекулярні механізми.
Ексцизійна репарація ДНК
(вирізання нуклеотидів)
© В.С. Мартинюк

16.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● СОС-система, репараційні молекулярні механізми.
SOS-система - захисна система, яка
активується
у
відповідь
на
пошкодження ДНК, що відбулися в
клітинному циклі і не були усунуті при
репарації ДНК.
Система включає в себе білок RecA
(Rad51 у еукаріот). Білок RecA
активується при наявності розривів
ДНК і інактивує репрессор LexA і, що
забезпечує запуск SOS-системи.
© В.С. Мартинюк

17.

18.

РАДІОБІОЛОГІЯ
Система фотоліаз
Jiang Li, Zheyun Liu, Chuang Tan, Xunmin Guo, Lijuan Wang, Aziz Sancar & Dongping Zhong Dynamics and
mechanism of repair of ultraviolet-induced (6–4) photoproduct by photolyase // Nature 466, 887–890 (12 August 2010)
© В.С. Мартинюк
doi:10.1038/nature09192

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Неферментативна антиоксидантна система
Фізико-хімічний механізм протекторної дії вітаміну Е
© В.С. Мартинюк

26.

27.

28.

29.

30.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Ферментативна антиоксидантна система
SOD 1 (cytoplasmic)
SOD 2 (mitochondial)
SOD 3 (extracellular)
Супероксиддисмутаза (СОД, SOD )
M(n+1)-SOD + O2− Mn+-SOD + O2
Mn+-SOD + O2− + 2H+ M(n+1)-SOD + H2O2.
M = Cu (n=1) ; Mn (n=2) ; Fe (n=2) ; Ni (n=2).
© В.С. Мартинюк

31.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Ферментативна антиоксидантна система
Каталаза
H2O2 + Fe(III)-E H2O + O=Fe(IV)-E(.+)
H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) H2O + Fe(III)-E + O2
Каталаза може каталізувати окиснення
органічних сполук, т.ч. Проявляти
властивості пероксидази:
H2O2 + H2R 2H2O + R
© В.С. Мартинюк

32.

33.

РАДІОБІОЛОГІЯ
● Пострадіаційне відновлення клітин.
1. Клітини здатні відновлюватись після радіаційного ураження.
2. Виділяють відновлення від потенційно летальних і від
сублетальних ушкоджень. Потенційно летальні ушкодження
виникають в клітинах, що знаходяться у стані спокою.
Сублетальні ушкодження розвиваються в клітинах, що
знаходяться на стадії підготовки до клітиннного поділу або в
процесі мітозу.
3. Відновлення після сублетальних доз спостерігається при
розподілу летальної дози на фракції. Вважається, що для
репарації ушкоджень часовий інтервал між фракціями має
складати приблизно 6 годин.
4. Відновлення знижується при зростанні дози, ЛПЕ, зменшення
часу між фракціями опромінення.
© В.С. Мартинюк

34.

Дякую за увагу

English Русский Rules