Анотація до роботи:

Господарьов Д. В. Окиснення білків і ліпідів у дріжджів Saccharomyces cerevisiae та можлива роль каталаз у його запобіганні. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, Чернівці, 2005.

Дисертація присвячена проблемі окиснення білків і ліпідів у системах in vitro та in vivo. Знайдено, що у концентраціях більших за 1 мМ сульфат заліза знижує виживання дріжджів. Дефектні за каталазою штами виявились чутливішими до дії іонів заліза, ніж батьківський штам. Доданий в живильне середовище в концентраціях 0,02 та 0,5 мМ сульфат заліза не впливав на швидкість та характер росту культур дріжджів. Проте клітини дефектного за цитозольною каталазою штаму на середовищі з 0,5 мМ сульфату заліза мали в 1,8 раза вищий вміст тіобарбітурат-активних продуктів та в три рази вищу активність супероксиддисмутази, ніж батьківський штам.

Дефектні за каталазами дріжджі повільніше росли на середовищі з етанолом як джерелом вуглецю. У дріжджів, вирощених на середовищі з етанолом, вміст карбонільних груп білків негативно корелював з активністю глюкозо-6-фосфатдегідрогенази та каталази. Позитивну кореляцію знайдено між активністю каталази та глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. Зроблено висновок про те, що каталази можуть in vivo запобігати модифікації білків, чутливих до окиснення.

Досліджено інактивацію глюкозо-6-фосфатдегідрогенази in vitro у системі окиснення Fe²⁺/Н₂О₂. Сечовина, манітол, диметилсульфоксид, а також НАДФ⁺ і глюкозо-6-фосфат деякою мірою запобігали інактивації, тоді як АТФ, АДФ та ЕДТА посилювали її. Виявилось, що частково інактивований фермент відрізняється від нативного за кінетичними параметрами – максимальною швидкістю реакції та константою Міхаеліса.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення окремих аспектів проблеми захисту організму при оксидативному стресі. Виявлено, що каталаза відіграє суттєву роль у зменшенні імовірності вільнорадикального окиснення білків і ліпідів у дріжджів Saccharomyces cerevisiae. Отримані результати поглибили відомості про функціонування антиоксидантної системи у дріжджів за умов дії іонів заліза та при утилізації ними незброджуваних джерел вуглецю.

1. Різні ізоферменти каталази, зокрема цитозольна каталаза, забезпечують стійкість дріжджів Saccharomyces cerevisiae до дії іонів двовалентного заліза. Так, дефектні за цитозольною та пероксисомною каталазами штами після обробки FeSO₄ в концентрації 10 ммоль/л мали, відповідно, на 81 і 62% меншу кількість життєздатних клітин, ніж батьківський штам.

2. При вирощуванні в середовищі з 0,5 ммоль/л FeSO₄ вміст тіобарбітурат-активних продуктів у дефектного за цитозольною каталазою штаму Saccharomyces cerevisiae був вищим, ніж у батьківського штаму. Отже, цитозольна каталаза перешкоджає перетворенням, які призводять до ініціації пероксидного окиснення ліпідів при надлишку іонів заліза в живильному середовищі.

3. За використання етанолу як джерела вуглецю та енергії у Saccharomyces cerevisiae каталаза сприяє зменшенню ймовірності вільнорадикального окиснення білків, зокрема глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. Так, при культивуванні в аерованому середовищі з етанолом як джерелом вуглецю дефектні за різними ізоферментами каталази штами дріжджів мали в 2–7 разів вищий вміст карбонільних груп білків, ніж батьківський штам. При вирощуванні у середовищі з етанолом глюкозо-6-фосфатдегідрогеназна активність батьківського штаму була в 1,9 раза вища, ніж при вирощуванні на середовищі з глюкозою, тоді як у штаму, дефектного за обома ізоферментами каталази – в 1,6 раза нижча.

4. Каталазна активність Saccharomyces cerevisiae пригнічується in vivo
   3-аміно-1,2,4-тріазолом в концентраціях 1–10 мМ. Проте таке пригнічення не рівноцінне генетично зумовленій відсутності одного або обидвох ізоферментів каталази, про що свідчить відсутність адекватних змін в активності антиоксидантних та пов’язаних з ними ферментів, у вмісті продуктів вільнорадикального окиснення білків, тощо.

5. Диметилсульфоксид, манітол та сечовина частково запобігають інактивації глюкозо-6-фосфатдегідрогенази в системі окиснення «Fe²⁺/Н₂О₂».

Публікації автора:

1. Господарьов Д.В., Лущак В.І. Обмін іонів заліза у дріжджів // Укр. біохім. журн. – 2005. – Т. 77, № 3. – С. 5–19.

2. Господарьов Д.В., Мандрик С. Я., Лущак В. І. Роль каталаз у захисті білків від окислення у дріжджів Saccharomyces cerevisiae за використання ними етанолу як джерела вуглецю // Укр. біохім. журн. – 2005. – Т. 77, № 2. – С. 162-165.

Дисертант запланував роботу, здійснював посів культур дріжджів, готував безклітинні екстракти для аналізу, визначав всі показники і підготував рукопис статті

3. Господарьов Д.В., Байляк М.М., Лущак В.І. Вільнорадикальна інактивація in vitro глюкозо-6-фосфатдегідрогенази Saccharomyces cerevisiae // Укр. біохім. журн. – 2005. – Т. 77, № 1. – С. 58–64.

Планування, всі етапи очищення і визначення активності ферменту, а також статистична обробка даних і написання статті здійснені дисертантом

4. Lushchak V.I., Gospodaryov D.V. Catalases protect cellular proteins from oxidative modification in Saccharomyces cerevisiae // Cell Biol. Intl. – 2005. – Vol. 29, №3. – P. 187-192.

Дисертант запланував роботу, здійснював посів культур дріжджів, готував безклітинні екстракти для аналізу, визначав всі показники, статистично обробив дані і підготував рукопис статті

5. Господарьов Д.В., Лущак В.І. Вплив іонів заліза на активність антиоксидантних ферментів дріжджів Saccharomyces cerevisiae // Укр. біохім. журн. – 2004. – Т. 76, № 6. – С. 100–105.

Дисертант знімав криві росту мікроорганізмів, здійснював посів культур дріжджів, готував безклітинні екстракти для аналізу, визначав всі показники, статистично обробив дані і підготував рукопис статті

6. Господарьов Д., Мандрик С., Русин У., Паньків Л. Вплив іонів заліза на показники оксидативного стресу і активність антиоксидантних ферментів у дріжджів Saccharomyces cerevisiae // Вісник Прикарпатського університету. – 2003. – Вип. 3. Біологія. – С. 137–144.

Дисертант запланував роботу, здійснював посів культур дріжджів, готував безклітинні екстракти для аналізу, визначав всі показники, статистично обробив дані і підготував рукопис статті

7. Господарьов Д.В. Роль каталази та супероксиддисмутази у захисті клітин дріжджів Saccharomyces cerevisiae від оксидативних пошкоджень // VII Міжнародна науково-практична конференція “Наука і освіта ‘2004”. – Дніпропетровськ, 2004. – С. 14–16.

8. Господарьов Д.В. Регуляторна та захисна роль цитозольної каталази у дріжджів Saccharomyces cerevisiae // X З’їзд Товариства мікробіологів України. – Одеса, 2004. – С. 42.

9. Gospodaryov D., Pankiv L., Rusyn U., Mandryk S. The effect of iron on catalase and superoxide dismutase activities in yeast Saccharomyces cerevisiae // First (Inaugural) Ukrainian Congress for Cell Biology. – Lviv, 2004. – P. 68.

10. Gospodaryov D., Mandryk S., Bailyak M., Lushchak V. Catalases protect proteins of Saccharomyces cerevisiae against oxidation under growth on ethanol // First (Inaugural) Ukrainian Congress for Cell Biology. – Lviv, 2004. – P. 75.