Валитова Ю.Н. КАЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ БИОХИМИИ И БИОФИЗИКИ КазНЦ РАН Лаборатория окислительно-восстановительного метаболизма

2 - фосфолипиды - сфинголипиды - стерины

- фосфолипиды - фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, кардиолипин, фосфатидилсерин - гликолипиды - сфинголипиды - стерины Фосфатидилэтаноламин и фосфотидилхолил составляют от 65 до 80% всех липидов мембраны. Мембранные липиды

Липидные рафты - маленькие ( нм), гетерогенные, высоко- динамичные, богатые стеринами и сфинголипидами домены, которые могут образовывать платформы за счет белок- белковых и белок-липидных взаимодействий. 4

Биологическая роль: - трансдукция сигнала - регуляция экзоцитоза, эндоцитоза и апоптоза, - организация цитоскелета - защитная функция

сфинг

cтероидные алициклические спирты Свойства: - оказывают упорядоченное действие на структуру мембран - обеспечивают избирательную проницаемость - регуляторная функция - влияет на активность ферментов

- зоостерины (холестерин) - микостерины (эргостерин) - стерины морских организмов - желчные кислоты - половые гормоны (эстрогены, андрогены, гестогены) - адренокортикоидные гормоны (глюко- и минералокортикоиды) - экдистероиды (экдизоны – гормоны линьки) - витамины группы D - фитостерины (β-ситостерин, кампестерин, стигмостерин) - брассиностероиды (растительные гормоны) - стероидные сердечные гликозиды (карденолиды и буфадиенолиды) - стероидные сапонины и алкалоиды 9

10 Холестерин Эргостерин

11 [Valitova et al., 2011]

12

Биосинтез стеринов многоступенчатый процесс включает множество различных последовательных реакций: раскрытие циклопропанового кольца алильная изомерия алкилирование деметилирование восстановление двойной связи дегидрирование

Ферменты биосинтеза брассиностероидов обнаружены почти во всех тканях растения, концентрация этих гормонов более высока в молодых тканях: этиолированных проростках меристемах флоральных примордиях развивающейся пыльце генеративные органы

HMGR (НАДФ-зависимая гидроксиметилглутарил- КоА-редуктаза (ГМГ-КоА-редуктаза) – определяет скорость синтеза стеринов на этапе образовании мевалоновой кислоты; SQS – сквален синтаза; SQE – сквален эпоксидаза; CAS – циклоартенол синтаза; SMT1 и SMT2 - ферменты стерол-С24- метилтрансфераза 1 и 2 (изменение соотношения между С-24-метил- и С-24-этилстеринами); DWF – фермент delta5-стерол-C24-редуктаза (изомераза) (ответственен за конечный этап синтеза ситостерина, кампестерина, регуляцию синтеза брассиностероидов).

Путь биосинтеза стеринов у арабидопсиса. Представлены ферменты (синий) и кодирующие их гены (красный) [Boutte, 2009]. SMT1 SMT2, SMT3 DWF1

ген HMGR – определяет скорость синтеза стеринов на этапе образовании мевалоновой кислоты; ген HMGR – определяет скорость синтеза стеринов на этапе образовании мевалоновой кислоты; гены SMT1 и SMT2, кодирующие ферменты стерол-С24-метилтрансферазу 1 и 2 (изменение соотношения между С-24-метил- и С-24-этилстеринами); гены SMT1 и SMT2, кодирующие ферменты стерол-С24-метилтрансферазу 1 и 2 (изменение соотношения между С-24-метил- и С-24-этилстеринами); гены DWF1 (dwarf – карлик), DWF4 и DWF6, кодирующий фермент delta5-стерол-C24- редуктазу (изомеразу) (ответственен за конечный этап синтеза ситостерина, кампестерина, регуляцию синтеза брассиностероидов). гены DWF1 (dwarf – карлик), DWF4 и DWF6, кодирующий фермент delta5-стерол-C24- редуктазу (изомеразу) (ответственен за конечный этап синтеза ситостерина, кампестерина, регуляцию синтеза брассиностероидов).

E.C.2. – трансферазы Е.С.2.1. – трансферазы одноуглеродной группы Е.С – метилтрансферазы Е.С – С-24-стерин метилтрансфераза Классификация фермента 19

Глутатион глицин L-цистеин L-глутаминовая кислотаКофермент: S-аденозилметионин (SAM)

С-терминальная последовательность Аденозилметионин связывающий сайт

Путь биосинтеза фитостеринов у Arabidopsis [Carland et al., 2010]. Путь биосинтеза фитостеринов у Arabidopsis [Carland et al., 2010].

Выравнивание аминокислотных последовательностей белков СМТ2, охарактеризованных и клонированных в растениях. Стрелками обозначены консервативные сайты [Neelakandan et al., 2010].

Филогенетическое древо стерин метилтрансфераз построенное для дрожжей и растений [Bouvier- nave et al., 1998].

Прорастание семян, молодые стручки – биосинтез стеринов не активен (низкий уровень СМТ транскрипта) Развитие всходов, цветение – происходит значительное изменения в составе стеринов (увеличение СМТ транскрипта)

Биосинтез любого из стероидных соединений у высших растений – это сложная комбинация последовательных реакций, регулирующиеся различными механизмами в зависимости от ткани и фазы развития; Биосинтез одного конкретного соединения может происходить разными взаимосвязанными путями, позволяющими определять результат блокирования одного из путей; Не для всех стероидных соединений изучены механизмы биосинтеза и определены ферменты; Изучение биосинтетических превращений имеет большее значение для прогнозирования наиболее активных предшественников стеринов для создания на их основе высокоэффективных препаратов избирательного действия.

27