Изучение механизмов преобразования энергии, связанных с циклическим переносом ионов водорода и натрия в природных и модельных мембранных системахНИР

The study of the mechanisms of energy conversion associated with the cyclic migration of ions of hydrogen and sodium in natural and model membrane systems

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Изучение механизмов преобразования энергии, связанных с циклическим переносом ионов водорода и натрия в природных и модельных мембранных системах
Результаты этапа: Проведено изучение кинетики восстановления Na+-транслоцирующей NADH:хинон оксидоредуктазы (Na+-NQR) из морской бактерии Vibrio harveyi NQR в присутствии NADH при различных концентрациях ионов натрия с использованием ультрабыстрого смешивания (мертвое время  250 мкс) и оптической спектроскопии с высоким временным разрешением (интервал между индивидуальными спектрами – 50 мкс). За счет применения этой методики удалось разрешить все кинетические фазы данного процесса, включая самый начальный этап – перенос гидрид-иона с NADH на FAD, находящийся в NADH-дегидрогеназном сайте фермента. В сумме выявлены шесть кинетических фаз восстановления NQR, установлены их характерные времена и оптические спектры. Сравнение спектров кинетических фаз с модельными спектрами редокс-переходов индивидуальных простетических групп этого белка или с различными их комбинациями позволило идентифицировать события, происходящие в процессе восстановления фермента. В ходе данной работы также обнаружена новая кинетическая фаза изучаемого процесса, представляющая собой перенос электрона с нейтрального семихинона FAD на [2Fe-2S] кластер. По наличию зависимости скорости образования фаз установлена их связь с трансмембранной транслокацией ионов натрия в ходе каталитической активности NQR.
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Изучение механизмов преобразования энергии, связанных с циклическим переносом ионов водорода и натрия в природных и модельных мембранных системах
Результаты этапа: Проведено исследование генерации натриевого потенциала родопсином из морской флавобактерии Dokdonia sp. PRO95. Ион-транслоцирующие свойства данного белка были исследованы регистрацией светоиндуцированного трансмембранного транспорта протонов. Показано, что в натрий-содержащих средах этот родопсин осуществляет электрогенный транспорт ионов Na+. В отсутствии ионов натрия этот родопсин способен использовать протон в качестве помпируемого иона. Также был измерен свето-индуцированный транспорт Na+. Показано, что освещение суспензии клеток, содержащих изучаемый родопсин, приводило к уменьшению цитоплазматической концентрации ионов натрия. Данный процесс ускорялся в присутствии протонофоров. Совокупность полученных данных позволяет заключить, что родопсин из Dokdonia sp. PRO95 функционирует в качестве первичной натриевой помпы.
4 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Изучение механизмов преобразования энергии, связанных с циклическим переносом ионов водорода и натрия в природных и модельных мембранных системах
Результаты этапа: Исследованы спектральные характеристики Na+-транслоцирующей NADH:хинон оксидоредуктазы (Na+-NQR) из морской бактерии Vibrio harveyi. Установлен разностный спектр ранее неизвестного перехода при восстановлении этого фермента. Показано, что данный натрий-зависимый переход представляет собой процесс восстановления Cys4[Fe]-центра Na+-NQR. На основе полученных данных предложен механизм альтернативного доступа для функционирования Na+-NQR, позволяющий переносить электрон от субъединицы NqrF к субъединице NqrC сопряженно с трансмембранной транслокацией иона натрия.
5 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Изучение механизмов преобразования энергии, связанных с циклическим переносом ионов водорода и натрия в природных и модельных мембранных системах
Результаты этапа: В 2017 году было проведено исследование влияния азида на функционирование Na+-транслоцирующего родопсина из морской флавобактерии Dokdonia sp. PRO95. Определены параметры фотоцикла этого белка при отсутствии ионов натрия в средах, содержащих различные концентрации азида калия, и выявлена зависимость скорости формирования интермедиата О фотоцикла родопсина от концентрации азида. Также на целых клетках Escherichia coli, гетерологически экспрессирующих ген Na+-транслоцирующего родопсина, проведено исследование влияние азида на H+-транслоцирующую активность этого белка. Полученные данные о влиянии азида на функциональные свойства Na+-транслоцирующего родопсина позволяют приблизиться к пониманию того, чем определяется ионная специфичность различных родопсинов.
6 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Изучение механизмов преобразования энергии, связанных с циклическим переносом ионов водорода и натрия в природных и модельных мембранных системах
Результаты этапа: В 2018 году проведено клонирование оперона, содержащего гены crtE, crtI, crtB, crtY и blh, кодирующие геранилгеранил дифосфат синтазу, фитоен десатуразу, фитоен синтазу, ликопен циклазу и 15,15´-бета-каротин диоксигеназу, соответственно, которые формируют путь биосинтеза ретиналя у морской бактерии Vibrio campbellii CAIM 519Т. Проведена трансформация клеток Escherichia coli плазмидой, содержащей клонированный оперон. Показано, что при выращивании клеток E. coli в двухфазной (декан:вода) системе. индукция клонированного оперона приводит к синтезу ретиналя и его производных (ретинола и ретиноевой кислоты). Показано, что эндогенно синтезированный таким образом ретиналь успешно встраивается в апо-форму натриевого родопсина при его гетерологической экспрессии в клетках кишечной палочки. В этом случае полнота перевода родопсина в голо-форму была существенно выше, чем при использовании экзогенно добавленного ретиналя.

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".