Общая пироксидазная и каталазная активности светящихся базидомицетов при изменении световой эмиссии в условиях стресса
Состояние магистерской диссертации за год до защиты
ЧИЖОВА АНАСТАСИЯ ИВАНОВНА
(Планируемое) содержание работы
Введение
Глава 1.1.Обзор литературы.
Глава 1,2...
Глава 2. Материалы и методы
Глава 2.1.Выращивание мицелия Armillaria sp
Глава 2.2.Определение пероксидазной и каталазной активности светящегося мицелия Armillaria sp.
Глава 3. Итоги проведенных экспериментов, их интерпретация
Заключение и выводы
Литература
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
люминесценция базидиомицетов, высших грибов Luminescence Basidiomycetes , higher fungi
грибная люминисценция mushroom luminescence
генетика, строение базидиомицетов genetics, the structure of basidiomycetes
каталазы, пероксидазы грибов catalase , peroxidase fungi
ВВЕДЕНИЕ
Люминесцентные системы и механизмы свечения многих живых организмов в настоящее время хорошо изучены, поскольку из этих организмов выделены и охарактеризованы ферменты, катализирующие реакции излучения света (люциферазы) и их субстраты (люциферины) [1]. Испускание света высшими грибами, базидиомицетами, на протяжении уже более ста лет остаются загадкой для исследователей, работающих в этой области. До настоящего времени точно не определена молекулярная организация люминесцентной системы высших грибов и механизм реакции светоизлучения. Прежде всего, остается неясным, какой фермент (или ферментный комплекс) выполняет в грибах функцию люциферазы и какова структура субстрата реакции свечения – люциферина. В середине прошлого века в экспериментах c экстрактами грибов авторы работ показали, что в реакции излучения участвуют два термолабильных белковых компонента - растворимая НАД(Ф)Н-зависимая редуктаза и люцифераза, представляющая собой нерастворимые частицы; термостабильный люциферин и НАД(Ф)Н. Позднее этот результат был повторен двумя другими группами исследователей. Однако до настоящего времени структура и свойства люциферазы, НАД(Ф)Н-зависимой редуктазы и люциферина грибов неизвестны, поскольку эти компоненты до сих пор не получены в чистом виде.
Ранее высказывалась идея об участии активных форм кислорода (АФК) и ферментов с оксидазной функцией в механизме люминесценции высших грибов [1, 9–10]. Результаты исследований светящегося бизидиомицета
Neonothopanus nambi также свидетельствуют в пользу участия АФК и оксидазных ферментов в механизме грибного свечения [11–13]. Для данного вида гриба было показано, что добавка к образцам мицелия (на спаде, или стационарном уровне свечения) перекиси водорода в милимолярных концентрациях стимулирует подъем светоизлучения гриба в 3-5 раз. Стимуляции свечения под действием перекиси водорода у Armillaria borealis не установлено.
Перекись водорода считается одним из наиболее важных метаболитов, образующихся в процессе жизнедеятельности всех дышащих клеток. Хорошо известно, что для утилизации АФК высшие грибы обладают значительным набором ферментов, в первую очередь это супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы. Пероксидазы могут быть секретируемыми, цитозольными, микросомальными или локализованными в органеллах клетки. Большая часть из них является гем-содержащими ферментами, несущими железо в протопорфириновом кольце активного сайта. Гем-содержащие пероксидазы базидиомицетов, исходя из той роли, которую они играют в жизни грибов, а также интереса для биотехнологий, достаточно подробно изучены и описаны. Несмотря на интенсивные исследования, каталазы в основном охарактеризованы для низших грибов, аскомицетов и дрожжей. Они функционируют снаружи или внутри клетки и эффективны при высоких концентрациях H2O2.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Стрессовые условия, например, механическое повреждение светящегося гриба N. nambi или помещение мицелия в ДИ воду, приводило к многократному усилению свечения [1, 2, 4]. При регулярной смене воды высокий уровень светопродукции может сохраняться в течение нескольких дней и более. Отсюда вытекает важное свойство грибной биолюминесценции, а именно, длительное свечение мицелия грибов, что может послужить основой для создания нового класса биолюминесцентных сенсоров, работающих в режиме ожидания и выдающих тревожный сигнал при появлении в воздушной или водной среде токсикантов [5].
Из изложенных выше фактов очевидна актуальность исследования взаимосвязи биолюминесценции с другими физиологическими функциями светящихся грибов грибов в условиях стресса (голод,
осмотическое давление – инкубации в дистиллированной воде в течение нескольких суток).
Целью работы являлась оценка общей пероксидазной и каталазной активности светящегося мицелия Armillaria sp., изолят 2310 в сравнение с изменением люминесценции в стрессовых условиях. Гриб выращен в погруженной культуре в виде пеллет.
Задачи:
1. Оценить уровень люминесценции в пеллетах, отличающихся наличием пигмента.
2. Оценить уровень общей пероксидазной и каталазной активности в пеллетах, отличающихся пигментацией.
Научная новизна. В работе впервые показано, что люминесценция гриба меняется в различных (стрессовых) условиях.
Сделал, доказал, указывается конкретно самый главный результат... КАК ИМЕННО МЕНЯЕТСЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ( в процессе, анализируется)
При взаимодействии (шила с мылом) второй результат
На основе расчетов и спланированного автором эксперимента получены данные, которые повлияют на выводы
Основные положения, выносимые на защиту.
Методы теоретического описания
Модель шила с мылом
Получение совместно с экспериментаторами …
Достоверность результатов обеспечивалась (тут писать надо лаконично и доказательно) несколько шаблонов для примера:
использованием апробированных современных теоретических методов, (методы взяты из статей)
сопоставление теоретических расчетов с данными реальных опытов,
согласием результатов анализа разработанных моделей с экспериментальными данными
Научная и практическая значимость работы состоит в том, что...
принципиальные моменты основных результатов работы …
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на … а также на научных семинарах ведущих лабораторий по теме диссертации.
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в Х работах, основные из которых представлены в списке литературы под номерами А_1-А_Х, и в Y тезисах конференций, главные из которых указаны выше.
Личный вклад автора состоял (здесь надо говорить точно, чтобы не обижать соавторов) в выполнении части вычислений (измерений, полевых работ ...) и проведении … Из полученных совместно результатов …
Структура и объем работы. Диссертация (дипломная работа) состоит из введения, Х глав, заключения и выводов. Объем диссертации ХХХ страниц, включая ХХ рисунков, ХХ таблиц и список цитируемой литературы из YYY наименований на ZZ стр.
Литература
пероксидаза и каталаза
Мирошниченко О. С. Биогенез, физиологическая роль и свойства каталазы //Биополимеры и клетка. – 1992. – Т. 8. – №. 6. – С. 3.
Saranya R. et al. Statistical Designs and Response Surface Techniques for the Optimization of Extra Cellular Peroxidase (Lignin Degrading Enzyme) Production by Using Pleurotus sp //Recent Research in Science and Technology. – 2010. – Т. 2. – №. 3.
Oliveira, A. G., & Stevani, C. V. (2009). The enzymatic nature of fungal bioluminescence. Photochemical & Photobiological Sciences, 8(10), 1416-1421
Veness R. G., Evans C. S. The role of hydrogen peroxide in the degradation of crystalline cellulose by basidiomycete fungi //Journal of general microbiology. – 1989. – Т. 135. – №. 11. – С. 2799-2806.
Гесслер Н. Н., Аверьянов А. А., Белозерская Т. А. Активные формы кислорода в регуляции развития грибов (обзор) //Биохимия. – 2007. – Т. 72. – №. 10. – С. 1342-1364.
про грибы и их люминисценцию
Weitz W. H. J. Naturally bioluminescent fungi //Mycologist. – 2004. – Т. 18. – №. 01. – С. 4-5.
Airth RL, Foerster GE Some aspects of fungal bioluminescence //Journal of cellular and comparative physiology.
Дьяков Ю. Т. Современная микология в России. Том 2. Тезисы докладов Второго съезда микологов России. – Alexander Doweld.
Bondar, V. S., Puzyr, A. P., Purtov, K. V., Medvedeva, S. E., Rodicheva, E. K., & Gitelson, J. I. (2011, June). The luminescent system of the luminous fungus Neonothopanus nambi. In Doklady Biochemistry and Biophysics (Vol. 438, No. 1, pp. 138-140). MAIK Nauka/Interperiodica.
Бондарь В.С., Пузырь А.П., Пуртов К.В., Медведева С.Е., Родичева Э.К., Гительзон И.И. //О ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СИСТЕМЕ СВЕТЯЩЕГОСЯ ГРИБА NEONOTHOPANUS NAMBI// Доклады Академии наук. 2011. Т. 438. № 5. С. 705 – 707.
Bondar, V. S., Rodicheva, E. K., Medvedeva, S. E., Tyulkova, N. A., Tyaglik, A. B., Shpak, B. A., & Gitelson, J. I. (2013, March). On the mechanism of luminescence of the fungus Neonothopanus nambi. In Doklady Biochemistry and Biophysics (Vol. 449, No. 1, pp. 80-83). SP MAIK Nauka/Interperiodica.
Vydryakova, G. A., Psurtseva, N. V., Belova, N. V., Pashenova, N. V., & Gitelson, J. I. (2009). Luminous mushrooms and prospects of their use.Mikologiya i Fitopatologiya, 43(5), 369-376.
!!!! Kamzolkina, O. V., Danilov, V. S., & Egorov, N. S. (1983). Nature of luciferase from the bioluminescent fungus Armillariella mellea. Doklady: biochemistry-Akademiia nauk SSSR (USA).
Vydryakova, G. A., Van, D. T., Shoukouhi, P., Psurtseva, N. V., & Bissett, J. (2012). Intergenomic and intragenomic ITS sequence heterogeneity in Neonothopanus nambi (Agaricales) from Vietnam. Mycology, 3(2), 89-99.
Oliveira, A. G., Desjardin, D. E., Perry, B. A., & Stevani, C. V. (2012). Evidence that a single bioluminescent system is shared by all known bioluminescent fungal lineages. Photochemical & Photobiological Sciences, 11(5), 848-852.
Гительзон И.И., Бондарь В.С., Медведева С.Е., Родичева Э.К., Выдрякова Г.А. Хемилюминесцентное свечение тканей плодовых тел высших грибов // ДАН, 2012, т.443, №5, с.624-627.
Bondar V.S., Shimomura O., Gitelson J.I. Luminescence of higher mushrooms (review) // Journal of Siberian Federal University. Biology., 2012, Vol.5, No.4, pp.331-351.
Пузырь А.П., Буров А.Е., Медведева С.Е. Внеклеточная биолюминесценция метаболитов мицелия светящегося гриба Panellus stipticus (IBSO-2301) при росте на агаризованной среде // ДАН, 2013, т. 448, №4, с.487-489.
Бондарь В.С., Родичева Э.К., Медведева С.Е., Тюлькова Н.А., Тяглик А.Б., Шпак Б.А., Гительзон И.И. О механизме свечения гриба Neonothopanus nambi // ДАН, 2013, т. 449, №2, с.223-227.
Puzyr A.P., Burov A.E., Bondar V.S. Source of light emission in a luminous mycelium of the fungus Panellus stipticus // Journal of Research in Biology, 2013, Vol.3, No.3, pp.900-905.
Д. Т. Ван, Мануковский Н.С., Гительзон И.И. Хемилюминесценция культивируемых грибов Вьетнама // ДАН, 2013, т.448, №3, с.349–350.