Редокс биология клетки

1.

Лекция 5.
Редокс-биология клети
Red
Восстановиться – Взять электрон,
Ox
Окислиться – Отдать электрон

2.

Источник внутриклеточных окислителей –
аэробное дыхание
О2

3.

Активные формы кислорода
АФК – кислород-содержащие вещества в виде
молекул, ионов и свободных радикалов, обладающие
высокой реакционной способностью.

4.

Роль АФК (reactive oxygen species, ROS)
АФК
Сигналинг
Пролиферация
миграция
дифференцировка
Физиологические
реакции организма
Окислительный стресс
Повреждение
ДНК
Гибель
клеток
Патология и старение

5.

Роль
АФК (reactive
oxygen species,
ROS)
Образование
дисульфидных
связей
+ Н2О2
Существующие оценки базальной концентрации H2O2:
< 100 pM (Huang et al., 2016)
~ 1 – 700 nМ (Stone and Yang, 2006)
~ 1 – 100 nМ (Cnance et al., 1979)

6.

HyPer – генетически кодиеруемый сенсор Н2О2
Н2О2
Н2О2
Желтый
флуоресцентный
Транскрипционный
белок (YFP)
фактор E-Coli (OxyR)

7.

Оптические свойства HyPer
Спектр возбуждения
Схема оптических
переходов
HyPerrd
HyPerox
H2O2
S
EX
FL
S
EX488 / FL525
EX488 / FL525 + H2O2
EX405 / FL525
EX405 / FL525 + H2O2
HyPer FL
Энернгия
SH
SH
400
450
500
550
Excitation wavelength, nm
Рациометрический
сигнал (ratio)

8.

Измерения внутриклеточного уровня Н2О2
Подвижность клеток
Воспалительные реакции в
организме

9.

Экспрессия
HyPer в клетках
Измерения
внутриклеточного
уровня Н2О2
Трансфекция (pHyPer-cyto)
ESCs
HyPer
Трансдукция
(лентивирус)
DifESCs
HyPer
Инкубация клеток с Н2О2 (500 мкМ)
Н2О2

10. Нобелевская премия 2019 по физиологии и медицине

Уильм Келин-младший Сэр Питер Рэтклифф
Грэгг Семенза
за открытие того, как клетки ощущают кислород и
адаптируются к изменению его доступности

11. Нобелевская история изучения процесса дыхания

НП 1931 г. – немецкий биохимик Отто Варбург –
за открытие цитохромоксидазы — одного из центральных
звеньев дыхательной цепи мембраны митохондрий.
НП 1938 г. –бельгийский физиолог Корней Хейманс –
за изучение роль каротидных тел в регуляции дыхания.

12. Эритропоэтин и регуляция его экспрессии

+
HIF-1
Сэр Питер Рэтклифф
Грэгг Семенза

13.

14. Взаимосвязь между уровнем кислорода и HIF-1

Уильм Келин-младший