Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог авторефератов

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua
Тема автореферата диссертации: Модельні окиснювальні перетворення тіаміну і тіамінфосфатів 2002 года.
Источник: Автореф. дис... канд. хім. наук: 02.00.10 / Л.В. Бабій; НАН України. Ін-т біоорган. хімії та нафтохімії. — К., 2002. — 19 с. — укp.
Аннотация: Встановлено, що окиснення ТМФ і ТДФ фериціанідом калію інгібується фероціанідом і включає стадію утворення проміжного катіон-радикального продукту. Константи швидкості знижуються під час переходу від ТДФ до тіаміну і ТМФ. Висвітлено особливості перебігу реакції в нелінійній залежності швидкості відновлення цитохрому С від його концентрації внаслідок попереднього утворення комплексу нейтральної трициклічної форми тіаміну з білком. Доведено, що окиснення ТМФ у лужному середовищі у разі дії фериціаніду та йоду супроводжується прискореним гідролізом фосфатного зв'язку з утворенням неорганічного фосфату, тіаміну і тіохрому. За аеробних умов накопичення неорганічного фосфату відбувається разом з утворенням тіохрому та процесами незворотного розкладу ТМФ. Досліджено константи швидкості окиснювального розкладу "жовтої" та тіольної форм ТМФ. Проаналізовано вплив замісників у положенні 5 тіазолієвого циклу тіаміну і його структурних аналогів на константи швидкості та термодинамічні активаційні параметри зникнення "жовтої" форми. Розглянуто реакційну здатність фосфорних естерів тіаміну у разі взаємодії з лужною фосфатазою.

Текст работы:

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ







Бабій Любов Володимирівна




УДК 577.164.11 + 547.789




МОДЕЛЬНІ ОКИСНЮВАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ

ТІАМІНУ І ТІАМІНФОСФАТІВ





02.00.10 біоорганічна хімія






АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук


Київ -2002


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України.


Науковий керівник:                               доктор хімічних наук Вовк Андрій Іванович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, завідувач відділу механізмів біоорганічних реакцій        

Офіційні опоненти:        доктор біологічних наук, професор Кібірєв Володимир Костянтинович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, завідувач відділу хімії білка  доктор хімічних наук Бальон Ярослав Григорович, Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка АМН України, завідувач лабораторії органічного синтезу        

Провідна установа:        Інститут органічної хімії НАН України, відділ механізмів органічних реакцій         

Захист відбудеться 15 листопада 2002 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.220.01 в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, 02094, Київ-94, вул. Мурманська, 1.

       

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, 02094, Київ-94, вул. Мурманська, 1.

Автореферат розісланий  14 жовтня 2002 року.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради                                                         Д.М. Федоряк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Біологічна дія тіаміну (вітаміну В1) пов'язана з реалізацією його коферментних і некоферментних функцій. Природними фосфорильованими похідними вітаміну В1 є тіамінмонофосфат (ТМФ), тіаміндифосфат (ТДФ) і тіамінтрифосфат (ТТФ). ТМФ утворюється в рослинах і мікроорганізмах в процесі біосинтезу вітаміну В1, а також при його метаболізмі. ТДФ входить до складу ферментів і мультиферментних комплексів, що каталізують реакції a-кетокислот та інших карбонільних сполук. Співвідношення між тіаміном, ТМФ, ТДФ і ТТФ регулюється специфічними фосфатазами і кіназами. Серед продуктів неферментативного окиснювального розкладу вітаміну В1 in vivo реєструються тіохром і тіаміндисульфід.

Перебіг неферментативних окиснювальних перетворень тіаміну і його структурних фосфорильованих аналогів в живій клітині може спричиняти зниження їх загального рівня і накопичення токсичних сполук. Такі хімічні перетворення низькомолекулярних біорегуляторів без участі ферментів чи білків визначаються як параметаболічні [Голубев, 1996].   Встановлено, що прискорення процесів окиснення ТДФ може корелювати з розвитком патологічних станів організму [Пархоменко и др., 1996]. Однак механізми окиснювальних перетворень, що відбуваються при взаємодії вітаміну В1 та його похідних з фізіологічними окисниками або ксенобіотиками, досі залишаються нез'ясованими. Тому актуальними є модельні дослідження, які грунтуються на можливих механістичних аналогіях перетворень субстратів в живих організмах і реакцій природних та синтетичних сполук в простіших хімічних та біохімічних системах.

Звўязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною  науково-дослідних робіт Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (тема 2.1.10.13-99 "Дослідження біоміметичних реакцій з метою розробки теоретичних основ спряження одно- та двоелектронних стадій в біохімічних системах", № держреєстрації 0199U003949).

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи полягала в зўясуванні  закономірностей модельних перетворень ТМФ, ТДФ, тіаміну та його О-ацилзаміщених структурних аналогів при дії основи та окисників.

Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:

-        вивчення кінетики окиснення ТМФ і ТДФ фериціанідом;

-        встановлення   кінетичних   закономірностей   окиснення   тіаміну   і  його О-заміщених похідних при взаємодії з фізіологічним акцептором електронів - ферицитохромом С;

-        вивчення закономірностей гідролізу фосфатного зв'язку в процесі окиснювальних перетворень ТМФ;

-        дослідження кінетики дефосфорилювання ТМФ і ТДФ в присутності лужної фосфатази.

Обўєкт дослідження вітамін В1 і тіамінфосфати.

Предмет дослідження механізми окиснювальних перетворень тіаміну та його структурних аналогів.

Методи дослідження хімічна кінетика, ферментативна кінетика, спектрофотометричний аналіз, високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ, для визначення складу реакційних сумішей), ЯМР 1Н-спектроскопія (для підтвердження структури синтезованих сполук).

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено кінетичні закономірності реакцій окиснення тіаміну і його О-заміщених структурних аналогів ферицитохромом С, а також окиснення ТМФ і ТДФ фериціанідом. Продемонстровано характер впливу замісників в положенні 5 тіазолієвого циклу на швидкість окиснювальних перетворень субстрату. Проаналізовано залежність констант швидкості зникнення жовтої форми від структури          3-[(4-аміно-2-метил-5-піримідиніл)метил]-4-метил-5-R-тіазолієвого іону.  Вперше встановлено, що в лужному середовищі при дії фериціаніду або йоду перебіг неферментативних окиснювальних перетворень ТМФ супроводжується його дефосфорилюванням з утворенням тіаміну і тіохрому. Показано, що в аеробних умовах в процесі спряження окисно-відновних стадій з перенесенням фосфорильного залишку відбувається значне прискорення гідролізу діаніону ТМФ. Досліджено кінетику гідролізу ТМФ і ТДФ лужною фосфатазою. На підставі аналізу кінетичних даних встановлено, що реакційна здатність ТМФ в модельних окисно-відновних системах знижена у порівнянні з реакційною здатністю вітаміну В1 і ТДФ. Запропоновано механізми модельних реакцій, які включають стадії одноелектронного переносу.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дисертаційної роботи є важливими для обгрунтування механізмів параметаболічних перетворень тіаміну і тіамінфосфатів в живій клітині і встановлення можливого зв'язку поміж їх перебігом та розвитком В1-авітамінозу. Одержані дані можуть бути використані при розробці лікарських засобів, необхідних для корекції рівня тіаміну в організмі. 

Особистий внесок здобувача. Дисертантка самостійно виконала експериментальну частину роботи, проводила обробку, аналіз та узагальнення отриманих результатів. Постановка завдань, обговорення механізмів та формулювання висновків відбувалося спільно з науковим керівником. Всі результати робіт, що опубліковані у співавторстві та увійшли до дисертації, одержані за безпосередньою участю дисертантки.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи були представлені на VIII науковій конференції Львівські хімічні читання-2001 (Львів, травень 2001 р.), XIX Українській конференції з органічної хімії (Львів, вересень     2001 р.), VIII Українському біохімічному з'їзді (Чернівці, жовтень 2002 р.), XVI та XVII наукових конференціях з біоорганічної хімії та нафтохімії (Київ, березень 2001 та 2002 рр.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 5 статей, з них 4 в наукових фахових виданнях, та тези  3 доповідей.

Структура та обўєм роботи. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, екпериментальної частини, викладу отриманих результатів та їх обговорення, висновків та списку літератури (184 найменування). Дисертаційна робота налічує 135 сторінок друкованого тексту і проілюстрована 7 таблицями та 25 малюнками.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


В першому розділі подано огляд даних літератури, які стосуються перетворень вітаміну В1 і його структурних аналогів в присутності основи або  основи та окисника. Розглядаються також властивості тіазолієвого іону при взаємодії з основою, субстратом та окисником.

В другому розділі описано вихідні речовини, що були об'єктами досліджень, та умови проведення експериментів.

Третій розділ включає результати дослідження кінетики окиснювальних перетворень ТМФ і ТДФ в присутності фериціаніду, а також кінетики відновлення ферицитохрому С при взаємодії з вітаміном В1 та його О-за-міщеними структурними аналогами. В розділі наведено результати хімічного моделювання реакцій гідролізу ТМФ в присутності фериціаніду, йоду або молекулярного кисню, а також кінетичні і термодинамічні  характеристики зникнення жовтої форми тіаміну та його похідних. Тут представлено результати дослідження  гідролізу ТМФ і ТДФ лужною фосфатазою та продемонстровано вплив ферментативного дефосфорилювання ТДФ на швидкість спряжених окисно-відновних реакцій в присутності фериціаніду і ферицитохрому С.


Кінетика окиснення ТМФ і ТДФ фериціанідом


Кінетику окиснення ТМФ і ТДФ фериціанідом вивчали в розбавлених розчинах при незмінній іонній силі і рН 7,5-8,0. Концентрація фериціаніду калію значно перевищувала концентрацію субстрату (2,5Ч10-5 М - 5Ч10-5 М). Початкову швидкість реакції визначали за зміною оптичної густини при 367 нм, яка характеризувала утворення тіохроммонофосфату або тіохромдифосфату.

Встановлено, що окиснювальний розклад ТМФ (2) і ТДФ (3) при дії фериціаніду калію інгібується фероціанідом. В присутності фероціаніду калію, що додавався в реакційну суміш у надлишкових концентраціях, перебіг окиснення характеризується першим порядком за субстратом. При цьому константи швидкості псевдопершого порядку, що спостерігаються (k1obs), прямо пропорційні концентрації окисника (рис. 1), а залежність 1/k1obs від початкової концентрації фероціаніду калію є лінійною (р