Skip to main content

Realizowane Projekty

Czy stabilizacja kationorodników siarkowych może wpływać na funkcjonalność białek? Od związków modelowych do rzeczywistych układów biologicznych.

opis projektu

kierownik zespołu:

Prof. dr hab. Bronisław Marciniak

Celem przedstawionego poniżej projektu jest zbadanie i zrozumienie wpływu stabilizacji kationorodników siarkowych na strukturę i stabilność białek. Białka zbudowane są z setek aminokwasów, dlatego charakterystyka procesów ich utleniania, zwłaszcza tych szybkich, jest zadaniem skomplikowanym i czasochłonnym. Wolne rodniki i utleniacze postrzegane są jako przyczyna wielu stanów chorobowych (m.in. Alzheimera) i procesów starzenia. Jednoelektronowe utleniacze (takie jak rodniki hydroksylowe i wzbudzone stany trypletowe związków aromatycznych) utleniają w niezwykle krótkich czasach białka zawierające resztę metioninową tworząc kationorodniki siarkowe Met>S●+. Indywidua te szybko ulegają deprotonacji na atomie węgla sąsiadującym z atomem siarki tworząc rodniki węglowe lub ulegają stabilizacji poprzez utworzenie nietypowych i egzotycznych wiązań dwucentrowych,trójelektronowych (2c, 3e) z wolną parą elektronową atomów S, N lub O znajdującymi się w sąsiedztwie. Związki z wiązaniami (2c, 3e) były badane przez ostatnie 20 lat, także przez grupę kierownika projektu. Jednakże w literaturze przedmiotu pojawiają się nowe prace kwestionujące istnienie tego typu wiązań lub wykazujące istnienie innych produktów pośrednich niż te, proponowane przez autorów projektu. Dlatego też bardzo ważnym aspektem z naukowego punktu widzenia i dla dalszych badań nad białkami jest jednoznaczne i dokładne scharakteryzowanie procesów stabilizacji kationorodników siarkowych. W projekcie tym zamierzamy najpierw przebadać i opisać układy modelowe, zsyntetyzowane specjalnie do tego zadania, aby ostatecznie rozwiązać kontrowersje związane z pierwszymi etapami reakcji utleniania zachodzącymi po przeniesieniu elektronu. Krótko żyjące produkty przejściowe przebadane zostaną z wykorzystaniem czasowo-rozdzielczej laserowej fotolizy błyskowej (LFP) oraz radiolizy impulsowej (PR) z detekcją optyczną (UV-Vis, Raman) i konduktometryczną. Dzięki tak szybkim metodom badawczym możemy śledzić reakcję krok po kroku w czasach nano- i mikrosekundowych. Układy modelowe zostały dobrane w taki sposób, aby możliwe było tworzenie wiązań (S∴S)+, (S∴O)+ lub (S∴N)+. Identyfikacja produktów trwałych z wykorzystaniem metod chromatograficznych i spektrometrii masowej pozwoli określić czy istnieje korelacja pomiędzy utworzonym wiązaniem (2c, 3e) a strukturą produktu trwałego. Wyniki badań uzyskane dla układów modelowych wykorzystane będą w badaniu białek zawierających od jednej do sześciu reszt metioninowych w specyficznych i różnorodnych ułożeniach w sekwencji. Jednym z przykładów białek badanych w tym projekcie jest fosfotransferaza zawierająca histydynę MtHPt1 (PDB 3US6) z Medicago truncatula (rys 1). Białko to zawiera dwie metioniny na powierzchni, które stanowią łatwy cel dla utleniaczy i rodników, znajdujące się w bliskim sąsiedztwie lizyny (układ modelowy S∴N) i kwasu glutaminowego (model dla tworzenia S∴O). Zamierzamy także przeanalizować procesy rodnikowe zachodzące w krótkich czasach (nanosekund i mikrosekund) w białkach dzięki czasowo rozdzielczej PR i LFP. Analiza produktów trwałych wykonana będzie z wykorzystaniem spektrometrii masowej, metod rentegenowskich, elektroforezy i ELYSA. Dodatkowo procesy utleniania opisane będą ilościowo z wykorzystaniem hydrolizy aminokwasowej.

Rys. 1.  Schemat utleniania MtHPt1 przez rodniki hydroksylowe i wzbudzony stan trypletowy senzybilizatora 3CB.

Partnerzy
Uniwersytet Ekonomiczny
Uniwersytet Przyrodniczy
PPNT
UMP
ICHPAN
Instytut Fizyki
IGCZ
IGRPAN
IWNiRZ
PP
UMP
UAM
The website encountered an unexpected error. Please try again later.