Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 83364 10.29039/rusjbpc.2023.0621 МОДЕЛИРОВАНИЕ В БИОФИЗИКЕ И БИОИНФОРМАТИКА MODELLING IN BIOPHYCIS AND BIOINFORMATISC МОДЕЛИРОВАНИЕ В БИОФИЗИКЕ И БИОИНФОРМАТИКА FREE RADICALS. FEATURES OF CHEMILUMINESCENT ACTIVITY OF CYTOCHROME C CATALYST IN COMPLEX WITH CARDIOLIPIN СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ. ОСОБЕННОСТИ ХЕМИЛЮМИЕСЦЕНТНОЙ АКТИВНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА ЦИТОХРОМА С В КОМПЛЕКСЕ С КАРДИОЛИПИНОМ Левченко И. Н. Levchenko I. N. irnlevchenko@yandex.ru Владимиров Г. К. Vladimirov G. K. Володяев И. В. Volodyaev I. V. Владимиров Ю. А. Vladimirov Yu. A. Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова Москва Россия Pirogov Russian National Research Medical University Moscow Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Lomonosov Moscow State University Moscow Russian Federation Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет) Москва Россия Sechenov University Moscow Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Lomonosov Moscow State University Moscow Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Lomonosov Moscow State University Moscow Russian Federation 27 05 2024 27 05 2024 8 3 277 281 20 07 2023 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/83364/view

При помощи метода хемилюминесценции люминола для липидно-мембранной среды, которая является конденсированной, проанализированы процессы перекисного окисления липидов, точки ферментативной активности, квантовые выходы, структура, функции активированной природными красителями флуоресцентными зондами кумарином С-334 или кумарином С-525 хемилюминесценции под действием гетерогенного катализатора комплекса цитохрома С с кардиолипином в водной среде и в неполярном окружении. Показано, точки ферментативной активности и квантовые выходы значительно выше в присутствии физического активатора флуоресцентного зонда природного красителя кумарина С-525, чем в случае собственного не активированного свечения или в случае природного красителя физического активатора флуоресцентного зонда кумарина С-334. Ферментативная активность зависит не только от концентрации цитохрома С в составе гетерогенного катализатора комплекса цитохрома С с кардиолипином, но и от количественного соотношения определяемого прямо пропорциональной зависимостью в процентах между его нативной и частично денатурированной формами.

Using the luminol chemiluminescence method for the lipid-membrane environment, which is condensed. Both lipid peroxidation processes, points of enzymatic activity, quantum yields, structure, and functions of the natural dye-activated fluorescent probe coumarin C-334 chemiluminescence under the action of a heterogeneous catalyst complex of cytochrome C with cardiolipin in aqueous medium and in a nonpolar environment were analyzed , and processes of lipid peroxidation, points of enzymatic activity, quantum yields, structure, functions of chemiluminescence activated by natural dye fluorescent probe coumarin C-525 under the action of heterogeneous catalyst of cytochrome C complex with cardiolipin in aqueous medium and in nonpolar environment. It is shown that: 1) the enzymatic activity points and quantum yields were significantly higher in the presence of the physical activator fluorescent probe natural dye coumarin C-525 than in the case of its own non-activated luminescence or in the case of the natural dye physical activator fluorescent probe coumarin C-334; 2) an important indicator was that the enzymatic activity depends not only on the concentration of cytochrome C in the heterogeneous catalyst of the complex of cytochrome C with cardiolipin, but also on the quantitative ratio determined by a directly proportional relationship in percent between its native form and partially denatured forms.

 Флуоресцентные зонды цитохром С кардиолипин ферментативная активность Fluorescent probes cytochrome C cardiolipin enzymatic activity

Владимиров Г.К. Структура и пероксидазная функция комплекса цитохрома с с кардиолипином в водой среде и в неполярном окружении. Диссертация кандидата биологических наук, Москва: Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, 2018. Vladimirov G.K. Structure and peroxidase function of the cytochrome c complex with cardiolipin in a water environment and in a non-polar environment. Dissertation of Candidate of Biological Sciences, Moscow: Lomonosov Moscow State University, 2018 (In Russ.). Sharov V.S., Dremina E.S., Vladimirov Iu.A. Activation of Fe2+-induced chemiluminescence in human blood low density lipoproteins by the fluorescent dye C-525. Biofizika, 1995, vol. 40, no. 2, pp. 428-433. Sharov V.S., Dremina E.S., Vladimirov Iu.A. Activation of Fe2+-induced chemiluminescence in human blood low density lipoproteins by the fluorescent dye C-525. Biofizika, 1995, vol. 40, no. 2, pp. 428-433. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В., Измайлов Д.Ю., Новиков А.А., Брусничкин А.А., Осипов А.Н., Каган В.Е. Механизм активации пероксидазной активности цитохрома с кардиолипином. Биохимия, 2006, т. 71, № 9, c. 1215-1224. Vladimirov Yu.A., Proskurnina E.V., Izmailov D.Yu., Novikov A.A., Brusnichkin A.A., Osipov A.N., Kagan V.E. Mechanism of activation of cytochrome peroxidase activity with cardiolipin. Biochemistry, 2006, vol. 71, no. 9, pp. 1215-1224 (In Russ.). Kapralov A.A., Yanamala N., Tyurina Y.Y. et al. Topography of tyrosine residues and their involvement in peroxidation of polyunsaturated cardiolipin in cytochrome c/cardiolipin peroxidase complexes. Biochimica et Biophysica Acta, 2011, vol. 1808, no. 9, pp. 2147-2155. Kapralov A.A., Yanamala N., Tyurina Y.Y. et al. Topography of tyrosine residues and their involvement in peroxidation of polyunsaturated cardiolipin in cytochrome c/cardiolipin peroxidase complexes. Biochimica et Biophysica Acta, 2011, vol. 1808, no. 9, pp. 2147-2155. Jiang J., Bakan A., Kapralov A.A., Silva K.I., Huang Z., Amoscato A.A., Peterson J., Garapati V.K., Saxena S., Bayir H., Atkinson J., Bahar I., Kagan V.E. Designing inhibitors of cytochrome c/cardiolipin peroxidase complexes: mitochondria-targeted imidazole-substituted fatty acids. Free radical biology & medicine, 2014, vol. 71, pp. 221-230. Jiang J., Bakan A., Kapralov A.A., Silva K.I., Huang Z., Amoscato A.A., Peterson J., Garapati V.K., Saxena S., Bayir H., Atkinson J., Bahar I., Kagan V.E. Designing inhibitors of cytochrome c/cardiolipin peroxidase complexes: mitochondria-targeted imidazole-substituted fatty acids. Free radical biology & medicine, 2014, vol. 71, pp. 221-230. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В., Измайлов Д.Ю., Новиков А.А., Брусничкин А.В., Осипов А.Н., Каган В.Е. Кардиолипин активирует пероксидазную активность цитохрома с, потому что увеличивает доступность железа гема для H2O2. Биохимия, 2006, т. 71, № 9, c. 1225-1233. Vladimirov Yu.A., Proskurnina E.V., Izmailov D.Yu., Novikov A.A., Brusnichkin A.V., Osipov A.N., Kagan V.E. Cardiolipin activates cytochrome c peroxidase activity because it increases the availability of heme iron for H2O2. Biochemistry, 2006, vol. 71, no. 9, p. 1225-1233 (In Russ.). Skulachev V.P. Why are mitochondria involved in apoptosis? Permeability transition pores and apoptosis as selective mechanisms to eliminate superoxide- producing mitochondria and cell. FEBS Lett, 1996, vol. 397, no. 1, pp. 7-10. Skulachev V.P. Why are mitochondria involved in apoptosis? Permeability transition pores and apoptosis as selective mechanisms to eliminate superoxide- producing mitochondria and cell. FEBS Lett, 1996, vol. 397, no. 1, pp. 7-10. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В., Измайлов Д.Ю. Хемилюминесценция как метод обнаружения и исследования свободных радикалов в биологических системах. БЭБиМ, 2007, т. 144, № 3, c. 390-396. Vladimirov Yu.A., Proskurnina E.V., Izmailov D.Yu. Chemiluminescence as a method of detection and investigation of free radicals in biological systems. BABiM, 2007, vol. 144, No. 3, p. 390-396 (In Russ.). Vladimirov I.A., Sherstnev M.P., Azimbaev T.K. Chemiluminescence of low density lipoproteins activated by coumarin in the presence of divalent iron ions. Biofizika, 1995, vol. 40, no. 2, pp. 323-327. Vladimirov I.A., Sherstnev M.P., Azimbaev T.K. Chemiluminescence of low density lipoproteins activated by coumarin in the presence of divalent iron ions. Biofizika, 1995, vol. 40, no. 2, pp. 323-327. Vladimirov Y.A., Sharov V.S., Driomina E.S., Reznitchenko A.V., Gashev S.B. Coumarin derivatives enhance the chemiluminescence accompanying lipid peroxidation. Free radical biology & medicine, 1995, vol. 18, no. 4, pp. 739-745. Vladimirov Y.A., Sharov V.S., Driomina E.S., Reznitchenko A.V., Gashev S.B. Coumarin derivatives enhance the chemiluminescence accompanying lipid peroxidation. Free radical biology & medicine, 1995, vol. 18, no. 4, pp. 739-745. Vasiljeva O.V., Lyubitsky O.B., Klebanov G.I., Vladimirov Yu.A. Effect of antioxidants on the kinetics of chain lipid peroxidation in liposomes. Membrane & cell biology, 1998, vol. 12, no. 2, pp. 223-231. Vasiljeva O.V., Lyubitsky O.B., Klebanov G.I., Vladimirov Yu.A. Effect of antioxidants on the kinetics of chain lipid peroxidation in liposomes. Membrane & cell biology, 1998, vol. 12, no. 2, pp. 223-231. Владимиров Ю.А., Гутенев П.И., Кузнецов П.И. Математическое моделирование кинетики цепного окисления липидов биомембран в присутствии ионов Fe2+. Биофизика, 1973, т. XVIII, № 6, c. 1024-1029. Vladimirov Yu.A., Gutenev P.I., Kuznetsov P.I. Mathematical modeling of the kinetics of chain oxidation of biomembrane lipids in the presence of Fe2+ ions. Biophysics, 1973, vol. XVIII, no. 6, pp. 1024-1029 (In Russ.). Осипов А.Н., Степанов Г.О., Владимиров Ю.А., Козлов А.В., Каган В.Е. Регуляция пероксидазной активности цитохрома с с помощью оксида азота и лазерного излучения. Биохимия, 2006, т. 71, № 10, c. 1392-1398. Osipov A.N., Stepanov G.O., Vladimirov Yu.A., Kozlov A.V., Kagan V.E. Regulation of cytochrome c peroxidase activity using nitric oxide and laser radiation. Biochemistry, 2006, vol. 71, no. 10, pp. 1392-1398 (In Russ.). Владимиров Ю.А., Демин Е.М., Проскурнина Е.В., Осипов А.Н. Образование липо-пероксидных радикалов при окислении кардиопипина в комплексе с цитохромом C. Биологические Мембраны, 2009, т. 26, № 6, c. 493-504. Vladimirov Yu.A., Demin E.M., Proskurnina E.V., Osipov A.N. Formation of lipid-peroxide radicals during oxidation of cardiopipin in complex with cytochrome C. Biological Membranes, 2009, vol. 26, no. 6, pp. 493-504 (In Russ.). Belikova N.A., Vladimirov Y.A., Osipov A.N., Kapralov A.A., Tyurin V.A., Potapovich M.V., Basova L.V., Peterson J., Kurnikov I.V., Kagan V.E. Peroxidase activity and structural transitions of cytochrome c bound to cardiolipin-containing membranes. Biochemistry, 2006, vol. 45, no. 15, pp. 4998-5009. Belikova N.A., Vladimirov Y.A., Osipov A.N., Kapralov A.A., Tyurin V.A., Potapovich M.V., Basova L.V., Peterson J., Kurnikov I.V., Kagan V.E. Peroxidase activity and structural transitions of cytochrome c bound to cardiolipin-containing membranes. Biochemistry, 2006, vol. 45, no. 15, pp. 4998-5009. Skulachev V.P. Cytochrome c in the apoptotic and antioxidant cascades. FEBS Lett, 1998, vol. 423, no. 3, pp. 275-280. Skulachev V.P. Cytochrome c in the apoptotic and antioxidant cascades. FEBS Lett, 1998, vol. 423, no. 3, pp. 275-280.