Роль окислительной модификации белков в регуляции и реализации клеточной гибели лимфоцитов крови в условиях блокирования синтеза глутатиона при окислительном стрессе

Лимфоциты являются одними из ключевых клеток воспаления. Реализация воспаления, сопровождающаяся развитием окислительного стресса, зависит от метаболических процессов, протекающих в лимфоцитах крови. Экспериментальные исследования молекулярного управления редоксстатусом и апоптотической гибелью лимфоцитов крови являются актуальными для изучения роли лимфоцитов в патогенезе воспаления. Ведущую роль в поддержании редокс-статуса и окислительной модификации белков лимфоцитов крови играет система глутатиона. Изучение молекулярных механизмов участия окислительной модификации белков в условиях блокирования синтеза глутатиона лежит в основе таргетного управления апоптозом лимфоцитов. Одним из молекулярных подходов экспериментальной науки для изучения клеточного метаболизма является ингибиторный анализ, который позволяет оказывать воздействие на определенные этапы биохимических процессов. Целью исследования явилось установление роли окислительной модификации белков в редокс-регуляции и реализации клеточной гибели лимфоцитов крови в условиях блокирования синтеза глутатиона при окислительном стрессе. В эксперименте изучен эффект воздействия ингибитора синтеза глутатиона de novo бутионинсульфоксимина в конечной концентрации 1 мМ на состояние системы глутатиона: содержание восстановленного и окисленного глутатиона, активность глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы; на параметры окислительного стресса: концентрация гидроксильного радикала, активных форм кислорода, свободных SH-групп белков; на обратимую и необратимую окислительную модификацию белков: содержание глутатиона, связанного с белками, карбонильных производных белков, окисленного триптофана и битирозина; на реализацию и регуляцию апоптотического типа гибели: количество аннексин V+ клеток и активность каспазы-3 в лимфоцитах крови. Блокирование синтеза глутатиона de novo в лимфоцитах крови сопровождалось формированием окислительного стресса, дисбалансом системы глутатиона, изменением окислительной модификации белков, сопряженным с активацией реализации и завершенности апоптоза. Полученные результаты свидетельствуют об участии компонентов системы глутатиона в обратимой и необратимой окислительной модификации протеинов, редокс-регуляции и реализации апоптоза лимфоцитов крови. Таким образом, изменение редокс-гомеостаза с помощью глутатионилирования и карбонилирования белков клеток представляет собой один их персонифицированных механизмов управления апоптозом.

1. Бекман Э.М., Баранова О.А., Губарева Е.В., Шуленина Л.В., Москвина С.Н., Данилогорская Ю.А., Азизова О.А. Оценка устойчивости к оксидативному стрессу плазмы крови по уровню окисляемости белков и липидов при металлкатализируемом окислении // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2006. Т. 142, № 9. С. 268-272.

2. Карпищенко А.И. Медицинские лабораторные технологии. CПб.: Интермедика, 1998. Т. 2. 656 c.

3. Носарева О.Л., Степовая Е.А., Шахристова Е.В., Алексеева О.Н., Кузьменко Д.И., Садыкова А.А., Новицкий В.В. Роль редокс-статуса и окислительной модификации белков в реализации апоптоза лимфоцитов крови человека в норме и при экспериментальном окислительном стрессе // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2019. Т. 105, № 3. С. 327-338. doi: 10.1134/S0869813919030063.

4. Burchill B.R., Oliver J.M., Pearson C.B., Leinbach E.D., Berlin R.D. Microtubule dynamics and glutathione metabolism in phagocytizing human polymorphonuclear leukocytes. J. Cell Biol., 1978, Vol. 76, no. 2, pp. 439-447.

5. Cohen G.M. Caspases: the executioners of apoptosis. Biochem. J., 1997, Vol. 326, pp. 1-16.

6. Davies K.J. Protein damage and degradation by oxygen radicals. 1. General aspects. J. Biol. Chem., 1987, Vol. 262, pp. 9895-9901.

7. Halliwell B., Whiteman M. Measuring reactive species and oxidative damage in vivo and in cell culture: how should you do it and what do the results mean? Br. J. Pharmacol., 2004, Vol. 142, no. 2, pp. 231-255.

8. Kojima S., Nakayama K., Ishida H. Low dose gamma-rays activate immune functions via induction of glutathione and delay tumor growth. J. Radiat. Res., 2004, Vol. 45, no. 1, pp. 33-39.

9. Laragione T., Bonetto V., Casoni F., Massignan T., Bianchi G., Gianazza E., Ghezzi P. Redox regulation of surface protein thiols: identification of integrin-4 as a molecular target by using redox proteomics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, Vol. 100, no. 25, pp. 14737-14741. doi: 10.1073/pnas.2434516100.

10. Nicholson D.W. Caspase structure, proteolytic substrates, and function during apoptotic cell death. Cell Death and Differ., 1999, Vol. 6, pp. 1028-1042.

11. Thom S.R., Elbuken M.E. Oxygen-dependent antagonism of lipid peroxidation. Free Radic. Biol. Med., 1991, Vol. 10, no. 6, pp. 413-426.

12. Todosenko N., Khaziakhmatova O., Malashchenko V., Yurova K., Bograya M., Beletskaya M., Vulf M., Mikhailova L., Minchenko A., Soroko I., Khlusov I., Litvinova L. Adipocyte- and monocyte-mediated vicious circle of inflammation and obesity (review of cellular and molecular mechanisms). Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol., 24, no. 15, 12259. doi: 10.3390/ijms241512259.

13. Worthington D.J., Rosemeyer M.A. Glutathione reductase from human erythrocytes. Catalytic properties and aggregation. Eur. J. Biochem., 1976, Vol. 67, no. 1, pp. 231-238.

14. Zhang Z., Zhao L., Zhou X., Meng X., Zhou X. Role of inflammation, immunity, and oxidative stress in hypertension: New insights and potential therapeutic targets. Front. Immunol., 2023, Vol. 13, 1098725. doi: 10.3389/ fimmu.2022.1098725.

15. Zhou J., Zhu Z., Bai C., Sun H., Wang X. Proteomic profiling of lymphocytes in autoimmunity, inflammation and cancer. J. Transl. Med., 2014, Vol. 12, 6. doi: 10.1186/1479-5876-12-6.