Все парни из г.Керчь

Однофамильцы Никиты Вавилова

Алекс Вавилов

Александр Вавилов

Все однофамильцы Вавилова

Толерантность глубоководных ферментов к давлению может быть развита путем увеличения объемных изменений белковых переходов: исследование с лактатдегидрогеназами абиссальных и гадальных рыб

Маккензи Э. Герринджер ¹ , Пол Х. Янси ² , Ольга В Тихонова ³ , Никита Е Вавилов ³ , Виктор Г Згода ³ , Дмитрий Р Давыдов ⁴

Принадлежности

• ¹ Университет штата Нью-Йорк в Дженезео, штат Нью-Йорк, США.
• ² Факультет биологии, Колледж Уитмена, Уолла-Уолла, Вашингтон, США.
• ³ Институт биомедицинской химии, Москва, Россия.
• ⁴ Химический факультет Университета штата Вашингтон, Пуллман, штат Вашингтон, США.

• PMID: 32250538
• PMCID: PMC7818408
• DOI: 10.1111/февраль 15317

Маккензи Э. Герринджер и соавт. ФЕБС Дж. 2020 Декабрь

Авторы

Маккензи Э. Герринджер ¹ , Пол Х. Янси ² , Ольга В Тихонова ³ , Никита Е Вавилов ³ , Виктор Г Згода

Принадлежности

• ¹ Университет штата Нью-Йорк в Дженесео, штат Нью-Йорк, США.
• ² Факультет биологии, Колледж Уитмена, Уолла-Уолла, Вашингтон, США.
• ³ Институт биомедицинской химии, Москва, Россия.
• ⁴ Химический факультет Университета штата Вашингтон, Пуллман, штат Вашингтон, США.

• PMID: 32250538
• PMCID: PMC7818408
• DOI: 10.1111/февраль 15317

Абстрактный

Мы исследуем принципы толерантности к давлению ферментов глубоководных рыб на примере лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Мы сравнили влияние давления на активность ЛДГ у хадальных улиток Notoliparis kermadecensis и Pseudoliparis swirei с таковыми у адаптированных к мелководью Liparisflorae и абиссального макруруса Coryphaenoides armatus. Затем мы количественно определили содержание ЛДГ в гомогенатах мышц, используя масс-спектрометрическое определение ЛДГ-специфического консервативного пептида LNLVQR. Существующая теория предполагает, что адаптация к высокому давлению требует уменьшения объемных изменений ферментативного катализа. Соответственно, развившаяся толерантность к давлению должна сопровождаться значительным снижением изменения объема, связанного с вызванным давлением изменением ферментативной активности (ΔVPP∘). Наши результаты предполагают важный пересмотр этой парадигмы. Здесь мы описываем противоположный эффект адаптации к давлению — существенное увеличение абсолютного значения ΔVPP∘ у глубоководных видов по сравнению с мелководными аналогами. С этим изменением активность ферментов у абиссальных и хадальных видов существенно не снижается при повышении давления до 1-2 кбар, что намного превышает давление на полной глубине океана. Напротив, активность фермента улитки L.florae из приливных заводей снижается почти линейно от 1 до 2500 бар. Повышенная толерантность активности ЛДГ к давлению происходит за счет снижения каталитической эффективности, которая компенсируется повышенным содержанием фермента у адаптированных к высокому давлению видов. Предположительно, недавно открытая стратегия используется, когда ферментный механизм включает формирование потенциально нестабильных возбужденных переходных состояний, связанных с существенными изменениями во взаимодействиях фермент-растворитель.

Ключевые слова: липариды; макрурусовые; адаптация к высокому давлению; гидростатическое давление; лактатдегидрогеназа; устойчивые к давлению ферменты.

© 2020 Авторы. Журнал FEBS, издаваемый John Wiley & Sons Ltd от имени Федерации европейских биохимических обществ.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Идентификация консервативных триптических пептидов…

Идентификация консервативных триптических пептидов в ЛДГ рыб. На рисунке показано выравнивание…

Обнаружение производного ЛДГ пептида LNLVQR…

Обнаружение производного ЛДГ пептида LNLVQR в гомогенатах мышц рыб. Примеры профилей MRM…

Обнаружение производного ЛДГ пептида LNLVQR в гомогенатах мышц рыб. Примеры профилей MRM пептида, обнаруженного в L. florae (A), C. armatus (B), N. kermadecensis (C) и P. swirei (D). Верхние панели в каждой из пар A, B, C и D представляют хроматографические следы нативных пептидов, а нижние панели показывают следы стандартного стабильного изотопа.

Влияние гидростатического давления на…

Влияние гидростатического давления на активность ЛДГ в гомогенатах мышц четырех рыб…

Рис. 3

Влияние гидростатического давления на активность ЛДГ в гомогенатах мышц четырех видов рыб с различной степенью пьезофильной адаптации. Различные цвета на графике соответствуют результатам независимых экспериментов. Каждый отдельный набор данных был масштабирован для представления зависимости давления от процента (экстраполированной) максимальной активности (см. Материалы и методы). Сплошные линии представляют результаты подгонки комбинированного набора данных к уравнению. 6. Значения ΔVPP∘ и Р _½ и А ₀ , полученные из этих аппроксимаций, представлены в таблице 2. В случае N. kermadecensis , где активность фермента отчетливо возрастает в интервале 1–1200 бар, низко- (1–1500 бар ) и части набора данных для высокого давления (1200–4800 бар) подгонялись отдельно. Здесь штриховой линией показана аппроксимация начальной части зависимости, в результате которой получены оценки A ₀ (46 ± 3%), А _макс. (52 ± 2%), P _½ (146 ± 97 бар) и ΔVPP∘ (-109 ± 60 мл·моль ^-1 ).

Обратимость вызванных давлением изменений в…

Обратимость вызванных давлением изменений скорости катализа в СДГ от Н.…

Обратимость вызванных давлением изменений скорости катализа в ЛДГ из N. kermadecensis . На верхней панели показаны кинетические следы снижения оптической плотности при 350 нм, зарегистрированные при 1 бар до эксперимента (черный), при 2,25 кбар (красный) и через 200 с после декомпрессии (синий). Жирные прямые линии показывают линейные аппроксимации записанных трасс. Нижняя панель показывает временную зависимость скорости реакции после декомпрессии. Данные были получены путем численного дифференцирования кинетической кривой снижения оптической плотности, зарегистрированной после декомпрессии. Сплошная линия показывает результаты подгонки набора данных к экспоненциальному уравнению. Характерное время восстановления, полученное из этого приближения, равно 0,54 мин.

Идеализированные зависимости перехода под давлением…

Идеализированные зависимости индуцированного давлением перехода ЛДГ от L.florae , C. armatus…

Идеализированные зависимости индуцированного давлением перехода ЛДГ от L. florae , C. armatus , N. kermadecensis, и P. swirei в конформацию, усиленную давлением. Кривые были рассчитаны для переходов от 100% конформера «оптимальной активности» к 100% состоянию «повышенного давления» с использованием уравнения. 6 и параметры перехода под давлением, показанные в таблице 2.

Схематическое изображение…

Схематическое изображение предлагаемого способа пьезофильной адаптации в LDH через…

Схематическое изображение предполагаемого способа пьезофильной адаптации ЛДГ за счет увеличивающихся объемных изменений ее конформационных переходов. В верхнем ряду показан мономер фермента (желтый) в трех различных конформациях: закрытая («основное состояние», слева), открытая, не содержащая субстрата («возбужденное состояние», посередине) и дезактивированная («под влиянием давления», вверху справа). Комплекс Михаэлиса (внизу), образующийся в результате связывания субстрата (пируват, оранжевый кружок) и кофактора (НАДН, голубой прямоугольник), проходит каталитическую стадию (диагональная стрелка), за которой следует высвобождение продукта (лактата) и окисленного кофактора. (красный кружок и темно-синий прямоугольник). Двунаправленные стрелки указывают на обратимые конформационные переходы, где глубина цвета символизирует положение равновесия при атмосферном давлении. Молекулы воды, заполняющие полости фермента, показаны голубым цветом. На левой диаграмме показано положение равновесий и степень гидратации белка в мезофильном ферменте, а слева показана ситуация, наблюдаемая в адаптированном к давлению ферменте.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Микробиомы хадальских рыб в местах обитания траншей содержат сходные таксоны и известных пьезофилов.

  Блэнтон Дж. М., Пиплс Л. М., Геррингер М. Е., Якуанелло К. М., Галло Н. Д., Линли Т. Д., Джеймисон А. Дж., Дразен Дж. К., Бартлетт Д. Х., Аллен Э. Э. Блэнтон Дж. М. и соавт. мсфера. 2022 г., 27 апреля; 7(2):e0003222. doi: 10.1128/msphere.00032-22. Epub 2022 21 марта. мсфера. 2022. PMID: 35306867 Бесплатная статья ЧВК.

• Об успехе хадальских улиток.

  Gerringer ME. Геррингер М.Е. Интегр Орг Биол. 2019 23 мар;1(1):obz004. doi: 10.1093/iob/obz004. Электронная коллекция 2019. Интегр Орг Биол. 2019. PMID: 33791521 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Массивная потеря обонятельных рецепторов, но не следы рецепторов, связанных с амином, у самых глубоководных рыб в мире (9).0333 Pseudoliparis swirei ).

  Цзян Х, Ду К, Гань Х, Ян Л, Хе С. Цзян Х и др. Гены (Базель). 2019 8 ноября; 10 (11): 910. doi: 10.3390/genes10110910. Гены (Базель). 2019. PMID: 31717379 Бесплатная статья ЧВК.

• Последовательность ферментов и ее связь с гипербарической стабильностью искусственных и природных лактатдегидрогеназ рыб.

  Бриндли А.А., Пикерсгилл Р.В., Партридж Дж.С., Данстан Д.Дж., Хант Д.М., Уоррен М.Дж. Бриндли А.А. и соавт. ПЛОС Один. 2008 г., 30 апреля; 3(4):e2042. doi: 10.1371/journal.pone.0002042. ПЛОС Один. 2008. PMID: 18446214 Бесплатная статья ЧВК.

• Объяснение моделей батиметрического разнообразия морских донных беспозвоночных и донных рыб: физиологический вклад в адаптацию жизни на глубине.

  Браун А., Татже С. Браун А. и др. Biol Rev Camb Philos Soc. 2014 май; 89(2):406-26. doi: 10.1111/brv.12061. Epub 2013 4 октября. Biol Rev Camb Philos Soc. 2014. PMID: 24118851 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Высокое гидростатическое давление в модуляции ферментативного и органического катализа и жизни под давлением: обзор.

  Счепанкова Х., Галанте Д., Эспиноза-Суарес Э., Пинто К.А., Эстевиньо Л.М., Сараива Дж. Сцепанкова Х. и соавт. Молекулы. 2023 18 мая; 28 (10): 4172. дои: 10.3390/молекулы 28104172. Молекулы. 2023. PMID: 37241913 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Микробиомы хадальских рыб в местах обитания траншей содержат сходные таксоны и известных пьезофилов.

  Блэнтон Дж. М., Пиплс Л. М., Геррингер М. Е., Якуанелло К. М., Галло Н. Д., Линли Т. Д., Джеймисон А. Дж., Дразен Дж. К., Бартлетт Д. Х., Аллен Э. Э. Блэнтон Дж. М. и соавт. мсфера. 2022 г., 27 апреля; 7(2):e0003222. doi: 10.1128/msphere.00032-22. Epub 2022 21 марта. мсфера. 2022. PMID: 35306867 Бесплатная статья ЧВК.

• Среда обитания влияет на морфологию и плотность скелета рыб-улиток (семейство Liparidae).

  Геррингер М.Е., Диас А.С., фон Хагель А.А., Орр Дж.В., Саммерс А.П., Фарина С. Геррингер М.Е. и соавт. Фронт Зоол. 2021 16 апр; 18(1):16. doi: 10.1186/s12983-021-00399-9. Фронт Зоол. 2021. PMID: 33863343 Бесплатная статья ЧВК.

Рекомендации

1. 1. Bartlett DH (2002) Влияние давления на микробные процессы in vivo. Биохим Биофиз Акта 1595, 367–381. — пабмед
2. 1. Somero GN (1992) Адаптация к высокому гидростатическому давлению. Энн Рев Физиол 54, 557–577. — пабмед
3. 1. Yancey PH & Siebenaller JF (2015)Коэволюция белков и растворов: адаптация белков против цитозащитных микромолекул и их роль в морских организмах. J Exp Biol 218, 1880–1896. — пабмед
4. 1. Somero GN (2003) Адаптация белков к температуре и давлению: дополнительные роли адаптивных изменений в аминокислотной последовательности и внутренней среде. Comp Biochem и Physiol 136, 577–591. — пабмед
5. 1. Ичие Т. (2018) Ферменты пьезофилов. Semin Cell Dev Biol 84, 138–146. — ЧВК — пабмед

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

На пути к системному подходу к ансамблю цитохромов Р450: взаимодействие CYP2E1 с другими видами Р450 и их влияние на CYP1A2 | Биохимический журнал

Исследовательская статья| 12 декабря 2019 г.

Biochem J (2019) 476 (23): 3661–3685.

https://doi.org/10.1042/BCJ201

Получено:

21 июля 2019 г.

Редакция Получено:

11 ноября 2019 г.

Принято:

21 ноября 2019 г.

Рукопись принята онлайн:

21 ноября 2019 г.

• Взгляды
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • Фейсбук
  • Твиттер
  • LinkedIn
  • Электронная почта

• Иконка Цитировать Цитировать

• Получить разрешения

Цитирование

Надежда Ю. Давыдова, Бикаш Данги, Марк А. Мальдонадо, Никита Э. Вавилов, Виктор Г. Згода, Дмитрий Р. Давыдов; К системному подходу к ансамблю цитохрома P450: взаимодействия CYP2E1 с другими видами P450 и их влияние на CYP1A2. Biochem J 12 декабря 2019 г.; 476 (23): 3661–3685. doi: https://doi.org/10.1042/BCJ201

Скачать файл цитаты:

• Ris (Zotero)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• Конечная примечание
• РефВоркс
• Бибтекс

Расширенный поиск

В этом исследовании мы исследуем способность индуцируемого этанолом CYP2E1 взаимодействовать с другими видами цитохрома P450 и влиять на метаболизм их субстратов. В качестве модельной системы мы использовали обогащенные CYP2E1 микросомы печени человека (HLM), полученные путем включения очищенного CYP2E1. Используя метод, основанный на гомо-FRET в олигомерах CYP2E1, меченных малеимидом BODIPY 577/618, мы показали, что взаимодействия CYP2E1 с HLM приводят к образованию его смешанных олигомеров с другими видами Р450, присутствующими в микросомальной мембране. Включение CYP2E1 приводит к многократному увеличению скорости метаболизма CYP2E1-специфических субстратов p — Нитрофенол и Хлорзакзозон. Скорость их окисления остается пропорциональной количеству внедренного CYP2E1 вплоть до содержания 0,3–0,4 нмоль/мг белка (или ~50% CYP2E1 в пуле Р450). Встроенный CYP2E1 становится полностью функциональным членом ансамбля P450 и не проявляет каких-либо обнаруживаемых функциональных различий с эндогенным CYP2E1. Обогащение HLM CYP2E1 приводит к выраженным изменениям метаболизма 7-этокси-4-цианокумарина (CEC), субстрата CYP2C19.и CYP1A2, что свидетельствует об увеличении участия последнего в его метаболизме. Этот эффект сочетается с увеличением скорости деалкилирования CYP1A2-специфического субстрата 7-этоксирезоруфина.