Антиоксидантные ферменты бактерий

АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ

Перекись водорода расщепляется каталазой на молекулярный кислород и воду

КАТАЛАЗА, ПЕРОКСИДАЗЫ, СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД) И СИСТЕМА ДНК-РЕПАРАЦИИ

Многие заболевания, начиная от нейродегенеративных и заканчивая некоторыми типами рака, связаны с окислительным стрессом, когда процесс синтеза активных форм кислорода выходит из-под контроля. Введение антиоксидантов может способствовать уменьшению токсичного воздействия радикалов.

Ранее мы уже отмечали, что в отличие от других пробиотических микроорганизмов у пропионовокислых бактерий установлен значительный синтез корриноидов, гемсодержащих антиоксидантных ферментов (каталазы, пероксидазы) и супероксиддисмутазы (СОД). (Прим.: Бифидобактерии, например, не продуцируют каталазы). Стоит отметить, что в отличие от низкомолекулярных антиоксидантов, которые могут связать ограниченное число (как правило, одну) молекул радикалов, антиоксидантные ферменты могут нейтрализовать активные формы кислорода одну за другой, а потому являются своеобразными суперантиоксидантами.


действие свободных радикалов

Пробиотики, участвуя в биосинтезе антиоксидантных ферментов, нейтрализуют свободные радикалы и тем самым помогают нам устранить причины разрушения ДНК, провоцирующие мутагенез  и замедлить процессы старения.


Гемсодержащие ферменты (каталаза, пероксидаза) и  супероксиддисмутаза (СОД)

Пагубное действие на организм многих радиационных излучений и многих химических мутагенов связано с возникновением свободных радикалов. (Дубинин, 1976; Petkau, 1987; Порошенко, Абилев, 1988). Потенциальными биологическими мишенями для радикальной атаки служат липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Свободные радикалы часто вовлекаются в активацию многих типов прокарциногенов и промутагенов, превращая их  в карциногены и мутагены и связывая эти активированные формы с ДНК (Pryor, 1986). Пероксидный радикал может вызывать повреждения ДНК, а система, продуцирующая супероксидные радикалы, провоцирует возникновение гидроксильных радикалов (и опасный синглетный кислород), образующих радикальные сайты на ДНК. Лучевая болезнь, многие формы рака и ряд других тяжелых заболеваний связаны прямо или косвенно с образованием радикалов. Свободные радикалы содержатся в сигаретном дыме (Pryor, 1985), являющимся опухолеродным агентом.

ИСТОЧНИКИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

факторы образования в организме свободных радикалов

В слюне и человеческой сыворотке содержится супероксиддисмутаза (СОД), пероксидаза и каталаза – антиокислители (ферменты), снижающие уровень H2O2 (перекиси водорода) и O2 и представляющие собой одну из форм естественной защиты организма от действия мутагенных факторов (Nishioka, Nunoshiba, 1986). Клинические исследования показали, что СОД оказывает высокий положительный эффект при лечении сердечных приступов, связанных с повреждением сердечной мышцы (Fass, 1988). СОД имеет перспективы применения не только в медицине, но и в пищевой промышленности, где в сочетании с каталазой и пероксидазой может использоваться для предотвращения окисления липидов и других ценных компонентов пищи (Taylor, Richardson, 1974).

Следует отметить, что пропионовокислые бактерии (ПКБ) служат довольно хорошим источником СОД, и их ценность в этом качестве возрастает в связи с возможностью комплексной переработки биомассы* (прим.: к вопросу промышленного производства*).

Также, пропионовокислые бактерии синтезируют значительные (!) количества каталазы (Sherman, 1921; Воробьева и др., 1968; Simon, 1968), что выделяет их из числа других анаэробных микроорганизмов. При дефиците ионов железа в среде каталаза не синтезируется (Кузнецова и др.. 1983) и в культуральной жидкости накапливается H2O2. У обеспеченных железом культур H2O2 не обнаруживалась. Основная активность каталазы, как и супероксиддисмутазы обнаруживалась в цитоплазме клеток ПКБ (P. shermanii и др. штаммов). Большей активности СОД (и каталазы) соответствует большая супероксидпродуцирующая способность штаммов, что свидетельствует о важной роли этих ферментов в избавлении клеток от супероксидных радикалов. Одновременное присутствие СОД и каталазы внутри бактериального матрикса позволяет клетке удалять супероксидные и пероксидные радикалы, образованные в окислительных реакциях.


Таким образом, ферменты каталаза и пероксидаза в сочетании с СОД создают клеткам антиокислительную защиту


антиоксиданты нейтрализуют атаки свободных радикалов Каталаза и СОД защищают микроорганизмы от экзогенных и эндогенных окислительных стрессов, нейтрали­зуя свободные кислородные радикалы. Токсичный субстрат — супероксидный ион (О2), образующий­ся в клетках в результате метаболических про­цессов, с помощью фермента СОД превращается в перекись водорода (Н2О2).

Перекись водорода, в свою очередь, расщепляется каталазой на моле­кулярный кислород и воду.

Защитное действие в этом процессе оказывают и пероксидазы, кото­рые окисляют органические вещества перекисью водорода, в результате чего образуется молекула воды.

Таким образом, ферменты СОД и каталазы превращают супероксидные радикалы в безвред­ный кислород

Дополнительно см. :

Антиоксидантные ферменты пропионовокислых бактерий


Избыточное накопление перекиси водорода Н2О2 токсично, особенно для нефагоцитирующих клеток. Накопление пероксидов и генерация свободных радикалов может приводить к повреждению мембран (рак, атеросклероз). Для предотвращения повреждающего действия пероксидов служат две ферментативные системы.

Первый ферментпероксидаза, простетической группой которой является протогем. Ферменты этого типа широко представлены у растений, а также встречаются в молоке, лейкоцитах, тромбоцитах и тканях, продуцирующих эйкозаноиды. H2O2 + RH2 → 2H2O + R, где RH2 – аскорбиновая кислота, хиноны, цитохром С, глутатион. В эритроцитах и некоторых других тканях присутствует глутатионпероксидаза, содержащая Se в качестве простетической группы. Этот фермент защищает мембраны и гемоглобин от окисления пероксидами.

Второй ферменткаталаза, являющийся гемопротеином (4 гема). 2Н2О2 → 2Н2О + О2. Эта реакция напоминает пероксидазную, только вместо RH2 используется Н2О2. Каталазу находят в крови, костном мозге, слизистых оболочках, печени, почках, т.е. в клетках, где происходит интенсивное окисление с образованием Н2О2.

Система репарации ДНК

Репарация клеток ДНКПоскольку свободные радикалы реагируют фактически с любыми биомолекулами, действие их направлено и на молекулу ДНК. Например, Н2О2 — потенциальный бактерицидный агент, может реагировать с Fe2+ и образовать гидрок­сильный радикал (ОН.), который окисляет и по­вреждает молекулу ДНК. В любой живой клетке существуют механизмы, способные пол­ностью или частично восстанавливать исходную структуру поврежденной ДНК. Совокупность ферментов, катализирующих реакции коррекции повреждений ДНК, объединяются в так называ­емые системы репарации. С их помощью дефект­ные участки цепи ДНК вырезаются и заменяются новыми нуклеотидами.

Таким образом, система ДНК-репарации на­правлена не на нейтрализацию свободных ради­калов, а на устранение их эффектов на молекуле ДНК. Разумеется, действие других антиоксидант­ных ферментов, связывающих свободные ради­калы, также может препятствовать поврежде­нию молекулы ДНК.

Каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза (СОД), система ДНК-репарации, а также различ­ные субстраты, участвующие в нейтрализации сво­бодных радикалов, составляют антиоксидантную ферментную систему микроорганизмов

На основании изложенного можно сделать вывод, что антиоксидантная ферментная система дружественных нам бактерий играет огромную роль в защите клеток нашего организма от постоянных и многочисленных атак свободными радикалами кислорода. Антиоксидантные ферменты микроорганизмов, препятствуя запуску процессов цепного окисления, предотвращают в т.ч. и процессы разрушения ДНК свободными радикалами, которые в свою очередь провоцируют процессы мутации (мутагенез).

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

  1. ПРОБИОТИКИ
  2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
  3. БИФИКАРДИО
  4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
  5. ЙОДПРОПИОНИКС
  6. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
  7. БИФИДОБАКТЕРИИ
  8. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
  9. ПРОБИОТИКИ И ПРЕБИОТИКИ
  10. СИНБИОТИКИ
  11. АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ
  12. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  13. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
  14. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
  15. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
  16. ПРОБИОТИКИ И ХОЛЕСТЕРИН
  17. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
  18. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
  19. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
  20. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
  21. ДИСБАКТЕРИОЗ
  22. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
  23. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
  24. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
  25. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
  26. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  27. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  28. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  29. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  30. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
  31. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
  32. НОВОСТИ

влево