Проект: «Антиоксидантная активность пектин-белковых комплексов» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – академик Ю.С.Оводов).
Изучено влияние пектин-белковых комплексов, выделенных из капусты белокочанной, моркови обыкновенной, лука репчатого и перца сладкого, на ферментативную продукцию супероксидного радикала in vitro. Установлено, что пектин-белковые комплексы ингибируют скорость образования радикала в реакции ксантина с ксантиноксидазой на 12-32 %. При этом уменьшение образования супероксидного радикала обусловлено преимущественно ингибированием ксантиноксидазы, а не связыванием радикала. С помощью зависимости Лайнуивера-Берка выявлено, что ингибирование ксантиноксидазы пектин-белковыми комплексами капусты и лука происходит по типу смешанного ингибирования, что указывает на их взаимодействие как со свободным ферментом, так и с фермент-субстратным комплексом. Установлено, что антиоксидантная активность в значительной степени обусловлена остатками галактозы в боковых углеводных цепях макромолекул пектин-белковых комплексов.
3.3. Краткая аннотация результатов работ по целевым программам поддержки проектов, выполняемых в содружестве с СО РАН и ДВО РАН
Проект: «Электрическая гетерогенность миокарда и кардиогемодинамика в экспериментальных моделях патологических процессов в сердце и при действии кардиотропных препаратов» (руководитель – д.б.н. Шмаков Д.Н., совместно с Тихоокеанским институтом биоорганической химии ДВО РАН).
Выполненные этапы:
Изучение реполяризационных свойств миокарда желудочков и механической функции сердца при фармакологической сердечной недостаточности и при действии полигидроксилированных нафтазаринов.
Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта:
Изучено влияние синтетического эхинохрома на реперфузионные изменения реполяризации миокарда желудочков при ишемии миокарда и влияние доксорубицина на реполяризационные свойства субэпикардиального слоя желудочков. При 30-минутной окклюзии левой передней нисходящей коронарной артерии кошки происходит снижение систолического давления и укорочение длительностей локальной реполяризации в зоне ишемии (верхушка левого желудочка сердца). При внутривенном введении за пять минут до реперфузии синтетического эхинохрома (1 мг/кг) систолическое давление повышается, локальные длительности реполяризации не изменяются и их удлинение в период реперфузии происходит медленнее, чем в ишемизированном миокарде без применения эхинохрома. Кардиотоксическое действие доксорубицина обусловливает ремоделирование реполяризации субэпикардиального слоя желудочков, которое заключается в гетерогенном увеличении локальных длительностей реполяризации и их дисперсии, в противоположном изменении апикобазальных градиентов локальной длительности реполяризации правого и левого желудочков.
Проект: «Структура, физико-химические свойства и физиологическая активность пектинов и их модифицированных производных» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – академик Оводов Ю.С., совместно с Институтом органической химии СО РАН).
На примере пектина бадана толстолистного Bergenia crassifoli, рдеста плавающего Potamogeton natans и ряски малой Lemna minor определено влияние молекулярной массы и степени сульфатирования производных пектинов на способность связывать атерогенные липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) в сыворотке крови человека. Показано, что сульфатированные производные пектинов, имеющие степень замещения 40-45% и молекулярную массу более 300 кДа, обладают максимальной способностью связывать ЛПНП.
Проект: «Строение, свойства и физиологическая активность пектиновых веществ культур клеток растений, трансформированных генами rol» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – к.б.н. Гюнтер Е.А., совместно с Биолого-почвенным институтом ДВО РАН).
Установлено, что содержание и моносахаридный состав полисахаридов в культурах клеток, трансформированных генами rol, изменяется в зависимости от типа гена и силы экспрессии трансгена. Гены rolB оказывают больший стимулирующий эффект на процентное содержание полисахаридов в клетках, чем гены rolA и rolC. При этом выход полисахаридов выше в трансгенах с низкой и средней экспрессией. В полисахаридах трансгенных культур происходит снижение содержания остатков арабинозы и галактуроновой кислоты, а также снижение или увеличение количества остатков галактозы.
Проект: «Биогликаны. Строение и свойства» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – к.б.н. Попов С.В., совместно с Тихоокеанским институтом биоорганической химии ДВО РАН).
Изучено влияние степени метилэтерифицирования (СМ) остатков галактуроновой кислоты на физиологическую активность пектинов. Обнаружено, что пектин перца болгарского, СМ которого составляет 25%, уменьшает накопление макрофагов в брюшной полости, индуцированное зимозаном, а также ингибирует секрецию фактора некроза опухолей лейкоцитами крови в ответ на стимуляцию липополисахаридом. Пектины моркови посевной, лука репчатого и капусты белокочанной, имеющие СМ 51, 60 и 67 % соответственно, не влияют на лейкоциты. Способностью ингибировать активность лейкоцитов обладают цитрусовый и яблочный пектины с СМ 34-38 %, тогда как аналогичные высокометоксилированные пектины (СМ – 68-76 %) таким действием не обладают. Полученные данные свидетельствуют о том, что свободные карбоксильные группы остатков галактуроновой кислоты необходимы для реализации ингибирующего действия пектинов и галактуронанов на лейкоциты.
3.4. Краткая аннотация результатов работ по программам различного уровня – федеральным целевым, отраслевым, региональным и др.
Грант ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»: «Биотехнология получения, строение и свойства полисахаридов ряда растений европейского Севера России» (2009 – 2013 гг.) (руководитель – академик Оводов Ю.С.)
Институт выполнил задания Вятского Госуниверситета по данному гранту в качестве соисполнителя.
Для исследования процессов деградации пектинов в условиях желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) подобраны условия последовательного частичного кислотного и ферментативного гидролиза, имитирующего действие желудочного сока и ферментов пищеварительного тракта. Обработку пектинов проводили в условиях искусственной гастроэнтеральной среды, для моделирования которой использовали последовательную обработку водным раствором соляной кислоты (pH 1,9, 37°С, 4 ч) и 1,4-D-a-полигалактуроназой (EC 3.2.1.15; активность 753 ед/г, «Sigma», 0,5 –1,0 мг фермента, 37°С, 4 ч). Исследованы продукты деградации пектинов бадана толстолистного Bergenia crassifolia (BC), борщевика сибирского Heracleum sibiricum (HS), сабельника болотного Comarum palustre (CP), рдеста плавающего Potamogeton natans (PN), перца сладкого Capsicum annum (CAo), редьки китайской Raphanus sativus (RSZo) и cельдерея корневого Apium graveolens (AGo). Показано, что степень деградации пектинов определяется их структурой.
При обработке пектинов CAo, RSZo, AGo в условиях искусственной гастральной среды наблюдается деструкция углеводной цепи с образованием моно-, олиго- и полисахаридных фрагментов. При последующей обработке модифицированных пектинов полигалактуроназой значительных изменений в моносахаридном составе и молекулярно-массовых характеристиках исследуемых пектинов не происходит. Показано, что при обработке пектинов BC, HS, CP, PN, отличающихся типом главной углеводной цепи, образуются фрагменты с молекулярной массой 300-400 кДа, а также олиго- и моносахариды. Наибольшей деструкции подвергаются пектины CP, ВС.
Установлена взаимосвязь антиоксидантной активности (АОА) и содержания общих фенолов (ОФ) для пектинов BC, HS, CP, PN, продуктов их деградации и показано, что они на фоне высокого содержания ОФ обладают высокой АОА. В ходе обработки пектинов наблюдается уменьшение ОФ и одновременное снижение АОА. Пектин HS обладает низкой АОА и содержит небольшое количество общих фенолов.
Проект: «Пектиновые полисахариды и олигосахариды, модификация ими биологических свойств микроорганизмов» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – к.х.н. Головченко В.В., совместно с Институтом клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН).
Продолжен скрининг пищевых растений и выделение из них пектиновых полисахаридов ранее разработанным методом, включающим в себя экстракцию оксалатом аммония. Получены пектины из следующих овощей и фруктов: перца сладкого, лука репчатого, чеснока, сельдерея корневого, сельдерея черешкового, винограда, яблок, редьки зеленой, слив. Установлено, что содержание пектиновых полисахаридов в них составляет менее 1% от сырой биомассы. Показано, что углеводные цепи выделенных пектинов представлены остатками Gal A (60-95%), Rha (2-4%), Ara (2-12%), Gal (4-40%), в качестве минорных компонентов идентифицированы остатки Xyl (1%), Man (1%), Glc (2%). Во всех фракциях присутствуют белковые компоненты, содержание которых достигает 10%.
Программа ориентированных фундаментальных
исследований УрО РАН. Проект 10-34-13-ВМА.
(2010 г.) (Научный руководитель д.м.н. Бойко Е.Р.).
Обработаны материалы нагрузочных истощающих экспериментов, выполненных на крысах на кафедре нормальной физиологии Военно-медицинской академии МО РФ. В работе использовались животные с разным уровнем физической тренированности в нормальной газовой среде. Выявлены изменения показателей, ответственных за энергетический гомеостаз в условиях истощающего тестирования.
Программы УрО РАН по поддержке
молодых ученых и аспирантов
Проект: «Электрофизиологическое ремоделирование миокарда у животных при экспериментальном сахарном диабете» (2010 г.) (руководитель – к.б.н. Вайкшнорайте М.А.)