Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Влияние тритона х-100 и дезоксихалата натрия на активность и свойства na+, k+ – атфазы смешанной мембранной фракции коры больших полушарий головного мозга крыс"

Работа на тему: Влияние тритона х-100 и дезоксихалата натрия на активность и свойства na+, k+ – атфазы смешанной мембранной фракции коры больших полушарий головного мозга крыс
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ
Кафедра анатомии и физиологии человека и животных

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа

ВЛИЯНИЕ ТРИТОНА Х-100 И ДfЕЗОКСИХАЛАТА НАТРИЯ НА АКТИВНОСТЬ И СВОЙСТВА Na+, K+ – АТФазы СМЕШАННОЙ
МЕМБРАННОЙ ФРАКЦИИ КОРЫ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС

06.03.01 Биология Профиль «Биохимия»

Тюмень 2022 год

РЕФЕРАТ
53 с., рис. 16, лит. 64
Тема выпускной квалификационной работы: «Влияние тритона х-100 и дезоксихалат натрия на активность и свойства Nа+, K+ – АТФазы смешанной мембранной фракции коры больших полушарий головного мозга крыс».
Диплом состоит из: введения; трех глав – Обзора литературы, материалов и методы, и результаты исследования и их обсуждения -, поделенных на подглавы; заключения и списка использованных источников.
Во введении расписана актуальность исследования влияния детергентов на активность Nа+, K+ – АТФазы, а также цель и задачи исследования.
В первой главе проведен обзор литературы, были затронуты основные моменты работы Nа+, K+ – АТФазы, её структура, свойства и регуляция активности с помощью АТФ и детергентов.
Во второй главе описаны материалы и методы, характеристика объектов исследования, способ получения биологического материала и методика определения активности АТФазы.
В последней, третьей главе, описаны полученные в ходе исследования результаты, приведены таблицы.
В заключении приведены выводы, полученные в результате исследования.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. СТРУКТУРА Na+, K+ – АТФАЗЫ 7
1.1.1. ?-СУБЪЕДИНИЦА И ЕЁ ИЗОФОРМЫ 9
1.1.2. ?-СУБЪЕДИНИЦА И ЕЁ ИЗОФОРМЫ 11
1.2. СВОЙСТВА NA+, K+ – АТФАЗЫ 12
1.2.1. МЕХАНИЗМ РАБОТЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ 14
1.2.2. Mg – ЗАВИСИМЫЕ СВОЙСТВА 16
1.2.3. СИГНАЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ 18
1.3. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ NA+, K+ – АТФАЗЫ 22
1.3.1. РЕГУЛИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ АТФ 24
1.3.2. ВЛИЯНИЕ ДЕТЕРГЕНТОВ НА АКТИВНОСТЬ NA+\K+ - НАСОСА 27 1.3.3 ТРИТОН Х-100 30
1.3.4. ДЕЗОКСИХОЛАТ НАТРИЯ 32
1.4 ЗНАЧЕНИЕ NA+, K+ – АТФАЗЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ34 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 39
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Ошибка!
Закладка не определена.
ВЫВОДЫ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АТФ – аденозинтрифосфат АТФаза – аденозинтрифосфатаза АБС – алкилбензолсульфонат ЛАБ – линейные алкилбензолы
BAS – разветвленные алкилбензолсульфонаты LAS – линейные алкилбензолсульфонаты
SDS – додецилсульфат натрия
FXYD – фенилаланин-Х-тирозин-аспартат КБП – кора больших полушарий
ЭР – эндоплазматический ретикулум

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Na+, K+ – АТФаза является трансмембранным олигомерным белком, для своей основной работы – перекачки ионов натрия и калия через мембрану клетки, используется энергия АТФ, возникающая во время её гидролиза. Чтобы суметь исследовать активность данного белка, необходимо обеспечить к нему доступ, так как большая его часть находится с внутренней стороны мембраны. Основная задача – обеспечить приток энергии АТФ через липидный бислой к активному центру АТФазы.
Чтобы частично разрушить мембрану и обеспечить необходимый доступ АТФ, используют так называемую инкубацию гомогенатов с солюбилизирующими веществами – детергентами. Эти соединения имеют способность встраиваться в клеточные мембраны и, тем самым, нарушать её целосность и плотность упаковки мембранных липидов, таким образом мембрана становится более проницаемой для различных веществ.
Из-за структурной особенности Na+, K+ – АТФазы – её высокой интеграции в липидный бислой, можно сделать вывод, что изменения в структуре и свойствах самой мембраны клетки, могут сильно повлиять на активность фермента, что в итоге только навредит проведению опытов.
Поэтому при использовании детергентов нужно с осторожностью подбирать их концентрации, и стараться не использовать слишком высокие; также стоит учитывать возможные различия в действии одних и тех же детергентов, и их концентраций на активность разных изоформ фермента, так как изоформы по-разному интегрированы в мембрану.
Объект исследования – активность Na+, K+ – АТФазы в коре больших полушарий головного мозга крыс.
Предмет исследования – влияние Тритона Х-100 и дезоксихолата натрия на активность фермента и его изоформы.
Цель исследования изучить влияние детергентов Тритона Х-100 и дезоксихолата натрия на активность и магний-зависимые свойства Na+, K+- АТФазы в смешанной мембранной фракции (СМФ) коры больших полушарий головного мозга крысы.
Задачи исследования:
1. Определить активность Na/K-АТФазы в грубой микросомально- митохондриальной фракции коры больших полушарий головного мозга крыс в присутствии различных концентраций ионного детергента дезоксихолата натрия.
2. Определить активность Na/K-АТФазы в грубой микросомально- митохондриальной фракции коры больших полушарий головного мозга крыс в присутствии различных концентраций неионного детергента Triton X-100.
3. Оценить влияние использованных детергентов на магний зависимые свойства различных уабаин чувствительных и уабаинрезистентных изоформ Na/K-АТФазы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Abe K, Tani K, Fujiyoshi Y. Structural and functional characterization of H+, K+-ATPase with bound fluorinated phosphate analogs. J Struct Biol 170: 60-68, 2010. DOI: 10.1016/j.jsb.2009.12.008.
2. Aguirre Davila L, Weber K, Bavendiek U, Bauersachs J, Wittes J, Yusuf S, Koch
A. Digoxin-mortality: Randomized vs. observational comparison in the DIG trial. Eur Heart J 40: 3336-3341, 2019. DOI: 10.1093/eurheartj/ehz395.
3. Ahyayauch H, Bennouna M, Alonso A, Goni FM. Detergent effects on membranes at subsolubilizing concentrations: transmembrane lipid motion, bilayer permeabilization, and vesicle lysis/reassembly are independent phenomena. Langmuir. 2010;26(10):7307-7313. doi: 10.1021/la904194a
4. Apell HJ, Hitzler T, Schreiber G. Modulation of the Na,KATPase by magnesium ions. Biochemistry. 2017;56(7):10051016. doi: 10.1021/acs.biochem.6b01243
5. Apell H-J. Finding Na,K-ATPase II - From fluxes to ion movements. Substantia 3: 19-41, 2019. DOI: 10.13128/Substantia-207.
6. Arnold T, Linke D. Phase separation in the isolation and purification of membrane proteins. BioTechniques. 43(4):427-440, 2007.
7. Arystarkhova E, Haq IU, Luebbert T, Mochel F, Saunders-Pullman R, Bressman SB, Feschenko P, Salazar C, Cook JF, Demarest S, Brashear A, Ozelius LJ, Sweadner KJ. Factors in the disease severity of ATP1A3 mutations: Impairment, misfolding, and allele competition. Neurobiol Dis 132: 104577, 2019. DOI: 10.1016/j.nbd.2019.104577.
8. Ayogu JI, Odoh AS Prospects and therapeutic applications of cardiac glycosides in cancer remediation. ACS Comb Sci 2020, 22:543–553
9. Barry, J. M., and Holmes, G. L. Why are children with epileptic encephalopathies encephalopathic? 2016, J. Child Neurol. 31, 1495–1504
10. Cereijido M, Contreras RG, Shoshani L, Larre I. The Na+-K+-ATPase as self- adhesion molecule and hormone receptor. Am J Physiol Cell Physiol, 2020. 302:C473–C481.
11. Clausen M. J., Nissen P., Poulsen H. The pumps that fuel a sperm's journey.
Biochem. Soc. Trans 2011. 39, 741–745. 10.1042/BST0390741
12. de Baaij JHF, Hoenderop JGJ, Bindels RJM. Magnesium in man: implications for health and disease. Physiol Rev 2015. 95:1–46.
13. de Oliveira GC, Rocha SC, da Silva Lopes MA, Paixao N, Alves SLG, Pessoa MTC, Noel F, Quintas LEM, Barbosa LA, Villar JAFP, Cortes VF. Implications of synthetic modifications of the cardiotonic steroid lactone ring on cytotoxicity. J Membr Biol 2021:1–11
14. Deouchi N, Jorgensen Pl, Maunsbach Pl: Ultrastructure of the sodium pump: Comparison of thin sectioning, negative staining and freeze-fracture of purified membrane-bound (Na, K)ATPase. J Cell Biol 75:619—634, 1977
15. Dobretsov M., Stimers J.R. Neuronal function and alpha3 isoform of the Na/K– ATPase // Front. Biosci. 2005. Vol. 10. P. 2373–2396.
16. Dubrovskii V. N. and Orlova L. A. Effect of Detergents on Activity and Magnesium-Dependent Properties of Different Isoforms of Na+,K+-ATPase in the Crude Membrane Fraction of Rat Cerebral Cortex // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2021. - №No. 5, Vol. 171. - С. pp. 583-587. DOI 10.1007/s10517-021-05279-0
17. Ewart HS, Klip A Hormonal regulation of the Na(+)-K(+)-ATPase: mechanisms underlying rapid and sustained changes in pump activity. Am J Physiol. 1995 269:C295–C311
18. Figtree GA, Keyvan Karimi G, Liu CC, Rasmussen HH Oxidative regulation of the Na(+)-K(+) pump in the cardiovascular system. Free Radic Biol Med 53:2263–2268.
19. Galanopoulou, A. S. Basic mechanisms of catastrophic epilepsy – overview from animal models. 2013, Brain Dev. 35, 748–756
20. Garavito RM, Ferguson-Miller S. Detergents as Tools in Membrane Biochemistry. J. Biol. Chem..2001 276(35):32403-32406.
21. Haensch C-A.Cerebrospinal fluid magnesium level in different neurological disorders. Neurosci Med 2010 01(02):60–63.
22. Helbig, I., and Tayoun, A. A. N. Understanding genotypes and phenotypes in epileptic encephalopathies. 2016, Mol. Syndromol. 7, 172–181
23. Holm T.H., Lykke-Hartmann K. Insights into the Pathology of the ?3 Na+/K+- ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models // Front Physiol. 2016. Vol. 14. P. 207–209
24. Huang WH, Wang Y, Askari A, Zolotarjova N, Ganjeizadeh M Different sensitivities of the Na+/K(+)-ATPase isoforms to oxidants. Biochim Biophys Acta 1994, 1190:108–114.
25. Isaksen T.J., Lykke-Hartmann K. Insights into the Pathology of the ?2-Na+/K+- ATPase in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models // Front. Physiol. 2016. Vol. 7. P. 161.
26. Jimenez T, McDermott JP, Sanchez G, Blanco G Na, K-ATPase alpha4 isoform is essential for sperm fertility. 2011. Proc Natl Acad Sci U S A 108:644–649 27.Jorgensen PL, Hakansson KO, Karlish SJ Structure and mechanism of Na,K-
ATPase: functional sites and their interactions. Annu Rev Physiol 2003. 65:817– 849.
28. Kapri-Pardes E., Katz A., Haviv H., Mahmmoud Y., Ilan M., Khalfin-Penigel I., Carmeli S., Yarden O., Karlish S.J. D. Stabilization of the ?2 isoform of Na,KATPase by mutations in a phospholipid binding pocket // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286. P. 42888–42899.
29. Komal Sodhi, Rebecca Pratt, Xiaoliang Wang, Hari Vishal Lakhani, Sneha S. Pillai, Mishghan Zehra, Jiayan Wang, Lawrence Grover, Brandon Henderson, James Denvir, Jiang Liu, Sandrine Pierre, Thomas Nelson, Joseph I. Shapiro, Role of adipocyte Na,K-ATPase oxidant amplification loop in cognitive decline and neurodegeneration, iScience, Volume 24, Issue 11, 2021, 103262, ISSN 2589-0042,
30. Larsen B.R., Stoica A., MacAulay N. Managing Brain Extracellular K+during Neuronal Activity: The Physiological Role of the Na+/K+-ATPase SubunitIsoforms // Front. Physiol. 2016. Vol. 7. P. 141
31. Lingrel JB. The physiological significance of the cardiotonic steroid/ouabain- binding site of the Na,K-ATPase. Annu Rev Physiol. 2011 72:395–412.
32. Liu J, Kennedy DJ, Yan Y, Shapiro JI. Reactive oxygen species modulation of Na/K-ATPase regulates fibrosis and renal proximal tubular sodium handling. 2012. Int J Nephrol.
33. Liu J, Tian J, Sodhi K, Shapiro JI. The Na/K-ATPase Signaling and SGLT2 Inhibitor-Mediated Cardiorenal Protection: A Crossed Road? J Membr Biol. 2021 Dec;254(5-6):513-529. doi: 10.1007/s00232-021-00192-z. Epub 2021 Jul
23. PMID: 34297135; PMCID: PMC8595165.
34. Lopina O.D. Interaction of Na,K-ATPase catalytic subunit with cellular proteins and other endogenous regulators // Biochemistry (Moscow). 2001. Vol. 6. P. 1122–1131.
35. Magotti P, Bauer I, Igarashi M, Babagoli M, Marotta R, Piomelli D, Garau G. "Structure of human N-acylphosphatidylethanolamine-hydrolyzing phospholipase D: regulation of fatty acid ethanolamide biosynthesis by bile acids". 2015. Structure. 23 (3): 598–604. doi:10.1016/j.str.2014.12.018. PMC
4351732. PMID 25684574.
36. McDermott JP, Sanchez G, Mitra A, Numata S, Liu LC, Blanco G. Na,K- ATPase ?4, and not Na,K-ATPase ?1, is the main contributor to sperm motility, but its high ouabain binding affinity site is not required for male fertility in mice. 2021. J Membr Biol.
37. Morth J. P., Pedersen B. P., Toustrup-Jensen M. S., Sorensen T. L., Petersen J., Andersen J. P., et al.. 2007. Crystal structure of the sodium-potassium pump. Nature 450, 1043–1049. 10.1038/nature06419
38. Neugebauer JM. 1990. Detergents: An overview.239-253.
39. Petric, M, Vidovic, A, Dolinar, K, Mis, K, Chibalin, A, Pirkmajer, S. 2021. Phosphorylation of Na+,K+-ATPase at Tyr10 of the ?1-subunit is suppressed by AMPK and enhanced by ouabain in cultured kidney cells. J Memb Biol
40. Pierre, S.V., Blanco, G. Na/K-ATPase Ion Transport and Receptor-Mediated Signaling Pathways. J Membrane Biol 254, 443–446 2021.
41. Pirkmajer S, Chibalin AV 2016 Na, K-ATPase regulation in skeletal muscle.
Am J Physiol Endocrinol Metab 311:E1–E31
42. Pratt RD, Brickman CR, Cottrill CL, Shapiro JI, Liu J 2018 The Na/K-ATPase signaling: from specific ligands to general reactive oxygen species. Int J Mol Sci 19(9):2600.
43. Rajasekaran SA et al 2001 Na,K-ATPase activity is required for formation of tight junctions, desmosomes, and induction of polarity in epithelial cells. Mol Biol Cell 12:3717–3732.
44. Rajasekaran SA, Barwe SP, Gopal J, Ryazantsev S, Schneeberger EE, Rajasekaran AK 2007 Na-K-ATPase regulates tight junction permeability through occludin phosphorylation in pancreatic epithelial cells. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 292:G124-133.
45. Robinson AS. 2011. Production of Membrane Proteins.
46. Schlingmann, K. P., Bandulik, S., Mammen, C., Tarailo-Graovac, M., Holm, R., Baumann, M., Konig, J., Lee, J. J. Y., Drogemoller, B., Imminger, K., Beck, B. B., Altmuller, J., Thiele, H., Waldegger, S., Van’t Hoff, W., et al. 2018 Germline de novo mutations in ATP1A1 cause renal hypomagnesemia, refractory seizures, and intellectual disability. Am. J. Hum. Genet. 103, 808–816
47. Schoner W. Endogenous cardiac glycosides, a new class of steroid hormones. Eur J Biochem. 2002 May;269(10):2440-8. doi: 10.1046/j.1432- 1033.2002.02911.x. PMID: 12027881.
48. Silva, L, Garcia, I, Valadares, J, Toledo, MM, Pessoa, MT, Machado, M, Busch, M, Rocha, I, Villar, J, Atella, G, Santos, H, Cortes, V, Barbosa - 2021. Evaluation of Cardiotonic Steroid Modulation of Cellular Cholesterol and Phospholipid. J Memb Biol
49. Sofia Ygberg, Evgeny E. Akkurato, Rebecca J. Howard, Fulya Taylan, Daniel
C. Jans, Dhani R. Mahat, Adriana Katz, Paula F. Kinoshita, Benjamin Portal , Inger Nennesmo, Maria Lindskog, Steven J. D. Karlish , Magnus Andersson, Anna Lindstrand, Hjalmar Brismar and Anita Aperia A missense mutation converts the Na+ ,K+ -ATPase into an ion channel and causes therapy-resistant epilepsy // Journal of biological chemistry. - 2021. - №6., 297.
50. Sweadner KJ, Rael E. The FXYD gene family of small ion transport regulators or channels: cDNA sequence, protein signature sequence, and expression. Genomics. - 2000 Aug 15;68(1):41-56. doi: 10.1006/geno.2000.6274. PMID: 10950925.
51. Teymoor Y, Kauhanen J “Dietary intake of magnesium and the risk of epilepsy in middle-aged and older finnish men: A 22-year follow-up study in a general population. - 2019 Nutrition 58:36–39.
52. Therien AG, Blostein R. Mechanisms of sodium pump regulation. Am J Physiol Cell Physiol. - 2000 Sep;279(3):C541-66. doi: 10.1152/ajpcell.2000.279.3.C541. PMID: 10942705.
53. Tian J, Xie ZJ - 2008 The Na-K-ATPase and calcium-signaling microdomains.
Physiology 23:205–211.
54. Toledo MM, De Souza Goncalves B, Colodette NM, Chaves ALF, Muniz LV, De Ribeiro RIMA, Dos Santos HB, Cortes VF, Soares JMA, De Lima Santos H, Barbosa LA (2021) Tumor tissue oxidative stress changes and Na, K-ATPase evaluation in head and neck squamous cell carcinoma. J Membr Biol 2021:1–12 55.Vagin O., Dada L.A., Tokhtaeva E., Sachs G. The Na-K-ATPase ???? heterodimer as a cell adhesion molecule in epithelia // Am. J. Physiol. Cell
Physiol. 2012. Vol. 302, № 9. P. C1271–C1281.
56. Voet D., Voet J.G. Biochemistry. 2nd ed. Wiley; New York: 1995.
57. Wieser W, Krumschnabel G - 2001 Hierarchies of ATP-consuming processes: direct compared with indirect measurements, and comparative aspects. Biochem J 355:389–395.
58. Wolf FI, Trapani V - 2008 Cell (patho) physiology of magnesium. Clin Sci 114:27–35.
59. Woo A.L., James P.F., Lingrel J.B. Sperm motility is dependent on a unique isoform of the Na, K-ATPase // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275. P. 20693–20699. 60.Yamanaka R, Shindo Y, Okak K - 2019 Magnesium is a key player in neuronal maturation and neuropathology. Int J Mol Sci.
61. Yuen AWC, Sander JW - 2012 Can magnesium supplementation reduce seizures in people with epilepsy? Hypothesis Epilepsy Res 100(1–2):152–156.
62. Zhang J, Lee MY, Cavalli M, Chen L, Berra-Romani R, Balke CW, Bianchi G, Ferrari P, Hamlyn JM, Iwamoto T, Lingrel JB, Matteson DR, Wier WG, Blaustein MP. Sodium pump alpha2 subunits control myogenic tone and blood pressure in mice. J Physiol. 2005 Nov 15;569 (Pt 1):243-56. doi: 10.1113/jphysiol.2005.091801.
63. Болдырев А. А. Роль Na\K - насоса в возбудимых тканях // Journal of Siberian Federal University.. - 2008. - №3. - С. 206-225.
Сергеевичев, Д. С., Сергеевичева, В. В., Субботовская, А. И., Подхватилина, Н. А., Васильев, В. Ю., & Русакова, Я. Л.. Токсическое влияние детергентов на мезенхимальные стромальные клетки человека при заселении графтов. Патология кровообращения и кардиохирургия, - 2013 (2