CRT: Новый метод обнаруживает в клетках биооксидант, полученный из CO₂

Углекислый газ в атмосфере может повлиять не только на климат, но и на работу наших клеток. Он взаимодействует с перекисью водорода, образуя пероксимонокарбонат — мощный окислитель.

Есть доказательства того, что пероксимонокарбонат участвует в адаптивных реакциях клеток и может нарушать их функции. Также существуют данные о том, что уровень CO₂, характерный для городов, вызывает ряд физиологических проблем. Механизмы токсичного воздействия углекислого газа пока плохо изучены, — говорит Охара Аугусто, профессор Института химии Университета Сан-Паулу (IQ-USP) в Бразилии.

В журнале Chemical Research in Toxicology вышла статья об исследовании под руководством Аугусто. Учёные разработали новый метод обнаружения пероксимонокарбоната в клетках с помощью флуоресцентных молекулярных зондов. Это первый случай обнаружения вещества в клетках.

Исследование проводилось при поддержке Центра исследований окислительно-восстановительных процессов в биомедицине (Redoxome) и финансируемого FAPESP Центра исследований, инноваций и распространения информации (RIDC).

По словам Аугусто, это исследование важно, поскольку оно позволило показать образование пероксимонокарбоната в определённых условиях, в том числе в клетках, а также привлекло внимание к теме CO₂ в области окислительно-восстановительных процессов.

Измерение флуоресценции

Исследователи обнаружили пероксимонокарбонат с помощью измерения флуоресценции боронатных зондов.

Сначала они провели ферментную реакцию, в результате которой образовалась стабильная концентрация перекиси водорода. Затем измерили флуоресценцию боронатных зондов в присутствии и отсутствии CO₂. Боронаты используются для обнаружения различных веществ, которые реагируют с ними с разной скоростью и интенсивностью. Это позволяет идентифицировать оксиданты.

В ходе исследования макрофаги активировали для выработки перекиси водорода. Макрофаги — это клетки иммунной системы, которые вырабатывают различные оксиданты в зависимости от типа активации.

После нескольких контрольных экспериментов исследователи пришли к выводу, что клетки генерировали пероксимонокарбонат в присутствии CO₂, но не генерировали пероксинитрит или хлорноватистую кислоту.

Это простой метод обнаружения пероксимонокарбоната при небольших концентрациях перекиси водорода и CO₂. Раньше это было невозможно, но теперь учёные могут сделать вывод, что некоторые эффекты в клетках вызваны пероксимонокарбонатом. Они смогут проверить этот вывод, — сказал Аугусто.

Пероксимонокарбонат известен химикам с 1960-х годов и применяется в качестве дезинфицирующего и отбеливающего средства. Его присутствие в клетках считалось невозможным из-за низкой концентрации его предшественников и медленной скорости образования. Исследования пероксимонокарбоната в биологических системах начались в первом десятилетии этого тысячелетия, первоначально сфокусировавшись на окислительном повреждении.

Окислительно-восстановительная сигнализация и CO₂

Окислительно-восстановительная сигнализация — это реакция адаптации.

Клетка адаптируется, когда стресс немного возрастает. В ответ на окислительный стресс может произойти экспрессия генов для антиоксидантных ферментов.

Многие пути, которые приводят к клеточным реакциям, включают тиоловые белки. Пероксимонокарбонат окисляет их быстрее, чем перекись водорода. Необратимые повреждения клеток происходят только при значительном образовании оксидантов.

Углекислый газ — предшественник пероксимонокарбоната. CO₂ есть в атмосфере и организме человека. Люди выдыхают около 1 кг углекислого газа в день.

С точки зрения окислительно-восстановительных процессов, CO₂ влияет на активность перекиси водорода и пероксинитрита — важных продуктов молекулярного кислорода. Он также изменяет активность генов, в том числе связанных с воспалением.

Кроме того, углекислый газ участвует в модификации белков: он способствует нитрованию через пероксинитрит и карбамилированию — это может влиять на функции белков.

Роль CO₂ как биологического оксиданта требует дополнительных исследований. Пероксимонокарбонат может быть одним из посредников вредного воздействия углекислого газа на организм. Также CO₂ действует через другие механизмы, — отметил Аугусто.

23.09.2024