ОКИСЛЕНИЕ КВЕРЦЕТИНА ПЕРОКСИДАЗОЙ КАРЕЛЬСКОЙ БЕРЕЗЫ
Аннотация
Приведены результаты изучения пероксидазного окисления кверцетина в ксилеме 2-х форм 40-летних деревьев березы повислой – обычной березы (Betula pendula Roth var. pendula) и карельской березы (B. pendula var. carelica (Mercl.) Hämet-Ahti), различающихся по текстуре древесины, в диапазоне pH от 4 до 10. Кверцетин использован в качестве известного модельного субстрата для изучения пероксидазных процессов. Определены максимумы поглощения кверцетина для изучаемого диапазона рН. Рассмотрены особенности протекания реакции в кислой, нейтральной и щелочной средах для изучаемых объектов. Приведены зависимости активности пероксидазы от времени, а также динамика пероксидазной активности в диапазоне pH. Выявлены качественные и количественные характеристики реакции окисления кверцетина пероксидазой в ксилеме двух форм березы повислой. Показана более высокая активность кислых изоформ фермента по сравнению с основными у обеих форм березы. В кислой среде активность пероксидазы у обычной и карельской березы не отличались. В щелочной среде активность пероксидазы была значительно выше в ксилеме у карельской березы. Полученные данные свидетельствуют о более высокой окислительной способности пероксидазы в ксилеме карельской березы за счет более активного участия всех изоформ в процессах окисления кверцетина. Высказано предположение, что растительные ткани с нестандартной ферментативной активностью могут быть источниками биологически активных веществ и быть использованы в процессах биокатализа.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Барсукова М. Е., Токарева А. И., Буслова Т. С., Малинина Л. И., Веселова И. А., Шеховцова Т. Н. Кинетика окисления флавоноидов в водной и водно-органической средах в присутствии пероксидазы, тирозиназы и гемоглобина // Прикл. биохим. и микробиол. 2017. Т. 53, № 2. С. 146–154. doi: 10.7868/S0555109917020052.
Галибина Н. А., Мошкина Е. В., Никерова К. М., Мощенская Ю. Л., Знаменский С. Р. Активность пероксидазы как индикатор степени узорчатости древесины карельской березы // Лесоведение. 2016. № 4. С. 294–304.
Галибина Н. А., Целищева Ю. Л., Андреев В. П., Софронова И. Н., Никерова К. М. Активность пероксидазы в органах и тканях деревьев березы повислой // Ученые записки ПетрГУ. Серия Естественные и технические науки. 2013. Т. 133, № 4. C. 7–13.
Запрометов М. Н. Фенольные соединения: Распространение, метаболизм и функции в растениях. М.: Наука, 1993. 272 с.
Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971. 456 с.
Метелица Д. И., Карасева Е. И. Инициирование и ингибирование свободнорадикальных процессов в биохимических пероксидных системах (обзор) // Прикл. биохим. и микробиол. 2007. Т. 43, № 5. С. 537–564.
Никерова К. М., Галибина Н. А. Влияние нитратного азота на пероксидазную активность в тканях Betula pendula Roth var. pendula и B. pendula var. carelica (Mercklin) // Сибирский лесной журнал. 2017. № 1. С. 15–24.
Никерова К. М., Галибина Н. А., Мощенская Ю. Л., Новицкая Л. Л., Подгорная М. Н., Софронова И. Н. Каталазная активность в листовом аппарате у сеянцев березы повислой разных форм (Betula pendula Roth): var. pendula и var. carelica (Mercklin) // Труды КарНЦ РАН. 2016. Серия Экспериментальная биология. № 11. С. 68–77. doi: 10.17076/eb460.
Никерова К. М., Галибина Н. А., Мощенская Ю. Л., Новицкая Л. Л., Подгорная М. Н., Софронова И. Н. Ферменты антиоксидантной системы - индикаторы разных сценариев ксилогенеза: в раннем онтогенезе и во взрослом состоянии (на примере Betula pendula Roth) // Труды КарНЦ РАН. 2018а. Серия Экспериментальная биология. № 6. С. 68–80. doi: 10.17076/eb787.
Половникова М. Г. Экофизиология стресса. СПб.: Изд-во Марийского ун-та, 2010. 256 с.
Рогожин В. В., Перетолчин Д. В. Кинетические закономерности окисления дигидрокверцетина пероксидазой хрена // Биоорганическая химия. 2009. Т. 35, № 5. С. 640–645.
Червяковский Е. М., Курченко В. П., Костюк В. А. Роль флавоноидов в биологических реакциях с переносом электронов // Труды БГУ. 2009. Т. 4, Ч. 1. С. 9–26.
Boots A. W., Kubben N., Haenen G. R. M. M., Bast A. Oxidized quercetin reacts with thiols rather than with ascorbate: implication for quercetin supplementation // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003. Vol. 308, no. 3. P. 560–565. doi: 10.1016/S0006-291X(03)01438-4.
Borges C. V., Minatel I. O., Gomez-Gomez H. A., Lima G. P. P. Medicinal Plants: Influence of Environmental Factors on the Content of Secondary Metabolites / Medicinal Plants and Environmental Challenges. Eds. M. Ghorbanpour, A. Varma, Cham: Springer, 2017. P. 259–278. doi: 10.1007/978-3-319-68717-9_15.
Brett A. M. O., Ghica M. E. Electrochemical oxidation of quercetin // Electroanal. 2003. Vol. 15, no. 22. P. 1745–1750. doi: 10.1002/elan.200302800.
Burton S. G. Oxidizing enzymes as biocatalysts // Trends Biotechnol. 2003. Vol. 21, no. 12. P. 543–549. doi: 10.1016/j.tibtech.2003.10.006.
Chan T., Galati G., O’Brien P. J. Oxygen activation during peroxidase catalysed metabolism of flavones or flavanones // Chem. Biol. Interact. 1999. Vol. 122, no. 1. P. 15–25. doi: 10.1016/S0009-2797(99)00103-9.
Chen H. Chemical composition and structure of natural lignocelluloses / Biotechnology of Lignocellulose: theory and practices. Eds. H. Chen. Springer, Dordrecht, 2014. P. 25–71. doi: 10.1007/978-94-007-6898-7_2.
Dueñas M, Gonzа́lez-Manzano S, Gonzа́lez-Paramа́s A, and Santos-Buelga C. Antioxidant evaluation of O-methylated metabolites of catechin, epicatechin and Quercetin // J. Pharm. Biomed. Anal. 2010. Vol. 51, no. 2. P. 443–449. doi: 10.1016/j.jpba.2009.04.007.
Gaspar T., Penel C., Castillo F. J., Greppin H. A two step control of basic and acidic peroxidases and its significance for growth and development // Physiol. Plant. 1985. Vol. 64, no. 3. P. 418–423. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1985.tb03362.x.
Jovanovic S. V. Flavonoids as antioxidants // J. Am. Chem. Soc. 1994. Vol. 116, no. 11. P. 4846–4851. doi: 10.1021/ja00090a032.
Pourcel L., Routaboul J.-M., Cheynier V., Lepiniec L., Debeaujon I. Flavonoid oxidation in plants: from biochemical properties to physiological functions // Trends Plant Sci. 2006. Vol. 12, no. 1. P. 29–36. doi: 10.1016/j.tplants.2006.11.006.
Rogozhin V. V., Verkhoturov V. V. Effect of antioxidants (digoxin, quercetin, and ascorbic acid) on catalytic properties of horseradish peroxidase // Biochemistry (Mosc). 1998. Vol. 63, no. 6. P. 657–661.
Schreiber W. Action of horse radish peroxidase upon some flavones // FEBS Lett. 1974. Vol. 41, no. 1. P. 50–52. doi: 10.1016/0014-5793(74)80951-8.
Shen J., Zeng Y., Zhuang X., Sun L., Yao X., Pimpl P., Jiang L. Organelle pH in the Arabidopsis endomembrane system // Mol. Plant. 2013. Vol. 6, no. 5. P. 1419–1437. doi: 10.1093/mp/sst079.
Slabbert N. P. Ionisation of some flavanols and dihydroflavonols // Tetrahedron.1977. Vol. 33, no. 7. P. 821–824. doi: 10.1016/0040-4020(77)80200-7.
Takahama U. Oniki T. Flavonoids and some other phenolics as substrates of peroxidase: physiological significance of the redox reactions // J. Plant Res. 2000. Vol. 113, no. 3. P. 301–309. doi: 10.1007/PL00013933.
Taylor L. P., Grotewold E. Flavonoids as developmental regulators // Curr. Opin. Plant Biol. 2005. Vol. 8, no. 3. P. 317–323. doi: 10.1016/j.pbi.2005.03.005.
References in English
Chervyakovskii E. M., Kurchenko V. P., Kostyuk V. A. Rol’ flavonoidov v biologicheskikh reaktsiyakh s perenosom elektronov [The role of flavonoids in biological reactions with electron transfer]. Trudy BGU. 2009. Vol. 4, no. 1. P. 9–26.
Galibina N. A., Moshkina E. V., Nikerova K. M., Moshchenskaya
Yu. L., Znamenskii S. R. Aktivnost’ peroksidazy kak indikator stepeni uzorchatosti drevesiny karel’skoi berezy [Peroxydase activity indicates veining of curly birch]. Lesovedenie [Russ. J. Forest Sci.]. 2016. No. 4. P. 294–304.
Galibina N. A., Tselishcheva Yu. L., Andreev V. P., Sofronova I. N., Nikerova K. M. Aktivnost’ peroksidazy v organakh i tkanyakh derev’ev berezy povisloi [Peroxidase activity in organs and tissues of silver birch trees]. Uchenyie zapiski PetrGU. Ser. Estestvennyie i tehnicheskie nauki [Proceed. of Petrozavodsk St. Univ. Ser. Nat. Tech. Sci.]. 2013. Vol. 133, no. 4. P. 7–13.
Lur’e Yu. Yu. Spravochnik po analiticheskoi khimii [Handbook of analytical chemistry]. Moscow: Khimiya, 1971. 456 p.
Nikerova K. M., Galibina N. A. Vliyanie nitratnogo azota na peroksidaznuyu aktivnost’ v tkanyakh Betula pendula Roth var. pendula i B. pendula var. carelica (Mercklin) [The influence of nitrate on the peroxidase activity in tissues of Betula pendula Roth var. pendula and B. pendula var. carelica (Mercklin)]. Sibirskii lesnoi zhurn. [Siberian J. Forest Sci.]. 2017. No. 1. P. 15–24.
Nikerova K. M., Galibina N. A., Moshchenskaya Yu. L., Novitskaya L. L., Podgornaya M. N., Sofronova I. N. Katalaznaya aktivnost’ v listovom apparate u seyantsev berezy povisloi raznykh form (Betula pendula Roth): var. pendula i var. carelica (Mercklin) [Catalase activity in leaves of silver birch seedlings of different forms (Betula pendula Roth): var. pendula and var. carelica (Mercklin)]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RAS]. 2016. No. 11. P. 78–87. doi: 10.17076/eb460
Nikerova K. M., Galibina N. A., Moshchenskaya Yu. L., Novitskaya L. L., Podgornaya M. N., Sofronova I. N. Fermenty
antioksidantnoi sistemy – indikatory raznykh stsenariev ksilogeneza: v rannem ontogeneze i vo vzroslom sostoyanii (na primere Betula pendula Roth) [The antioxidant enzymes – indicators of different xylogenesis scenarios: in early ontogeny and in adult plants (example of Betula pendula Roth)]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RAS]. 2018. No. 6. P. 68–80. doi: 10.17076/eb787
Polovnikova M. G. Ekofiziologiya stressa [Ecophysiology of stress]. St. Petersburg: Izd-vo Mariiskogo unta, 2010. 256 p.
Zaprometov M. N. Fenol’nye soedineniya. Rasprostranenie,
metabolizm i funktsii v rasteniyakh [Phenolic compounds. Occurrence, metabolism, and functions in plants]. Moscow: Nauka, 1993. 272 p.
Barsukova M. E., Tokareva A. I., Buslova T. S., Malinina L. I., Veselova I. A., Shekhovtsova T. N. Flavonoid oxidation kinetics in aqueous and aqueous organic media in the presence of peroxidase, tyrosynase, and hemoglobin. Appl. Biochem. Microbiol. 2017. Vol. 53, no. 2. P. 149–156. doi: 10.1134/S0003683817020053
Boots A. W., Kubben N., Haenen G. R. M. M., Bast A. Oxidized quercetin reacts with thiols rather than with ascorbate: implication for quercetin supplementation. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003. Vol. 308, no. 3. P. 560–565. doi: 10.1016/S0006-291X(03)01438-4
Borges C. V., Minatel I. O., Gomez-Gomez H. A., Lima G. P. P. Medicinal Plants: Influence of Environmental Factors on the Content of Secondary Metabolites. Medicinal Plants and Environmental Challenges. Cham: Springer, 2017. P. 259–278. doi: 10.1007/978‑3‑319‑68717‑9_15
Brett A. M. O., Ghica M. E. Electrochemical oxidation of quercetin. Electroanal. 2003. Vol. 15, no. 22. P. 1745–1750. doi: 10.1002/elan. 200302800
Burton S. G. Oxidizing enzymes as biocatalysts. Trends Biotechnol. 2003. Vol. 21, no. 12. P. 543–549. doi: 10.1016/j.tibtech.2003.10.006
Chan T., Galati G., O’Brien P. J. Oxygen activation during peroxidase catalysed metabolism of flavones or flavanones. Chem. Biol. Interact. 1999. Vol. 122, no. 1. P. 15–25. doi: 10.1016/S0009-2797(99)00103-9
Chen H. Chemical composition and structure of natural
lignocelluloses. Biotechnology of Lignocellulose: theory and practices. Dordrecht: Springer, 2014. P. 25–71. doi: 10.1007/978‑94‑007‑6898‑7_2
Dueñas M., Gonzа́lez-Manzano S., Gonzа́lez-Paramа́s A., Santos-Buelga C. Antioxidant evaluation of O-methylated metabolites of catechin, epicatechinand Quercetin. J. Pharm. Biomed. Anal. 2010. Vol. 51, no. 2. P. 443–449. doi: 10.1016/j.jpba.2009.04.007
Gaspar T., Penel C., Castillo F. J., Greppin H. A two step control of basic and acidic peroxidases and its significance for growth and development. Physiol. Plant. 1985. Vol. 64, no. 3. P. 418–423. doi: 10.1111/j.1399-3054.1985.tb03362.x
Jovanovic S. V. Flavonoids as antioxidants. J. Am. Chem. Soc. 1994. Vol. 116, no. 11. P. 4846–4851. doi:
1021/ja00090a032
Metelitza D. I., Karasyova E. I. Initiation and inhibition of free-radical processes in biochemical peroxide systems: A review. Appl. Biochem. Microbiol. 2007. Vol. 43, no. 5. P. 481–505. doi: 10.1134/S000368380705002X
Pourcel L., Routaboul J.‑M., Cheynier V., Lepiniec L., Debeaujon I. Flavonoid oxidation in plants: from biochemical properties to physiological functions. Trends Plant Sci. 2006. Vol. 12, no. 1. P. 29–36. doi: 10.1016/j.tplants.2006.11.006
Rogozhin V. V., Peretolchin D. V. Kinetic regulations of dihydroquercetin oxidation with horseradish peroxide. Russ. J. Bioorg. Chem. 2009. Vol. 35, no. 5. P. 576–580. doi: 10.1134/S1068162009050069
Rogozhin V. V., Verkhoturov V. V. Effect of antioxidants(digoxin, quercetin, and ascorbic acid) on catalytic properties of horseradish peroxidase. Biochemistry (Mosc). 1998. Vol. 63, no. 6. P. 657–661.
Schreiber W. Action of horse radish peroxidase upon some flavones. FEBS Lett. 1974. Vol. 41, no. 1. P. 50–52. doi: 10.1016/0014-5793(74)80951-8
Shen J., Zeng Y., Zhuang X., Sun L., Yao X., Pimpl P., Jiang L. Organelle pH in the Arabidopsis endomembrane system. Mol. Plant. 2013. Vol. 6, no. 5. P. 1419–1437. doi:
1093/mp/sst079
Slabbert N. P. Ionisation of some flavanols and dihydroflavonols.
Tetrahedron. 1977. Vol. 33, no. 7. P. 821–824. doi: 10.1016/0040-4020(77)80200-7
Takahama U., Oniki T. Flavonoids and some other phenolics as substrates of peroxidase: physiological significance of the redox reactions. J. Plant Res. 2000. Vol. 113, no. 3. P. 301–309. doi: 10.1007/PL00013933
Taylor L. P., Grotewold E. Flavonoids as developmental regulators. Curr. Opin. Plant Biol. 2005. Vol. 8, no. 3. P. 317–323. doi: 10.1016/j.pbi.2005.03.005
DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb917
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019