CC BY
117
Ф1З1ОЛОГО-БЮХШ1ЧШ, БЮТЕХНОЛОГ1ЧШ ТА МОРФОЛОГ1ЧН1 СПОСОБИ П1ДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТ1 ТВАРИН
PHYSIOLOGICAL-BIOCHEMICAL AND BIOTECHNOLOGICAL WAYS OF ANIMAL PRODUCTIVITY INCREASING
УДК 504.75.05
Антоняк Г.Л.,1 д.б.н., професор, Важненко О.В., 2 аспiрант, Панас Н.С.,3 к.б.н. ©
1Льв1вський нацюнальний утверситет ¡мет 1вана Франка
2Державне управл1ння охорони навколишнього природного середовища в Запоргзьтй област1, м. Запор1жжя 3Льв1вський нацюнальний аграрний утверситет
Б1ОЛОГ1ЧНА РОЛЬ КУПРУМУ ТА КУПРУМВМ1СНИХ Б1ЛК1В В ОРГАН1ЗМ1 ЛЮДИНИ I ТВАРИН
У статт1 проанал1зован1 сучасн науковг дан щодо обмту Купруму та функцюнальног активност1 деяких Сы-вмюних бттв в оргатзм1 людини I тварин. Узагальнено результати дослгджень бюлоггчног рол1 цього незамтного мтроелемента та хворобливих статв, спричинених порушенням обмту Купруму.
Ключо^^ слова: купрум, купрумвмкн бшки, церулоплазмт, металот1онет, супероксиддисмутаза, цитохром с-оксидаза
Вступ. Купрум (Си, мщь) - один iз незамшних мшроелеменив в органiзмi людини i тварин, кофактор багатьох ферменив i компонент Си-вмюних бшюв. У складi цих бюмолекул Купрум бере участь у життево важливих метаболiчних процесах (ьштинне дихання, антиоксидантний захист, абсорбщя та обмiн Феруму, синтез катехоламшв та iнших нейротрансмiтерiв, метаболiзм сульфурвмюних амiнокислот, окиснення залишкiв лiзину в молекулах еластину i колагену, пролiферацiя клiтин та iн.) [6, 23]. У зв'язку з необхiднiстю для функщонування нервово!, кровотворно! та iмунноl систем, гемостазу, ангiогенезу, формування кютково! i хрящово! тканин, пiдтримання
© Антоняк Г.Л., Важненко О.В., Панас Н.е., 2011
322
еластичност сполучно! тканини, кератишзаци та шгментаци шюри катюни Купруму незамiннi для росту i розвитку органiзму тварин пiд час ембрюнального та постнатального перiодiв онтогенезу, а також пщ час ваптност та лактаци [3, 20, 21].
Потреба людини в цьому елемент (2-3 мг на добу) забезпечуеться за рахунок продуктiв харчування морського або рослинного походження, а тварини отримують його з рослинних кормiв. Процеси абсорбци катiонiв Купруму вщбуваються, головним чином, у тонкiй кишщ. З кров'ю вор^но! вени цей елемент транспортуеться до печiнки, а звщти - до клiтин уЫх органiв i тканин. Однак лише третина вщ уае! кiлькостi Купруму, що надходить до органiзму впродовж доби, всмоктуеться в кров у шлунково-кишковому трактi, а решта перетворюеться на нерозчиннi сполуки та виводиться з оргашзму [1]. Максимальний вмют Купруму виявляють в гепатоцитах, кл^инах нирок, головного мозку, кровi [8]. У менших концентрацiях цей елемент виявляеться в клiтинах серцевого м'яза, легень, кишок, селезшки i ще менших - в ендокринних залозах [10, 20]. Загалом в органiзмi доросло! людини мiститься 100-150 мг мвд, причому близько 10 % ще! кiлькостi припадае на кл^ини печiнки. За рахунок резервiв у печшщ пiдтримуеться постiйний рiвень Купруму у кровi та здiйснюеться постачання мшроелементом iнших органiв.
У процесах обмiну Купруму в органiзмi людини i тварин бере участь багато бшюв (тi, що транспортують та акумулюють цей елемент, Cu-вмiснi ферменти та iн.). Метою ще! статт було проаналiзувати сучаснi науковi даш щодо функцюнально! ролi Купруму та купрумвмшних бiлкiв у клiтинах тварин.
Бшки, що беруть участь у процесах транспорту i обмiну Купруму. У ру^ кровi катiони Купруму транспортуються, головним чином, за участю транспортних бшюв. Головну роль у цьому процес вiдiграе церулоплазмiн, з яким асоцшована основна частина Купруму плазми (понад 70%). Решта мжроелементу розподiлена мiж альбумiном (19%), транскупрешом (бiлок молекулярною масою 200 кОа, що характеризуеться високою спорiдненiстю з юнами Купруму i зв'язуе приблизно 7% цього елемента в плазм^ та амшокислотами (гiстидин, треонiн, глютамш) [5, 16]. Вiдомо, що перенесення Купруму з ентероциив кишок до кл^ин печiнки вiдбуваеться, головним чином, за участю альбумiну i транскупре!ну, а з гепатоцитiв до шших клiтин органiзму - у складi бiлка церулоплазмiну [16]. Транспортною формою Купруму е одновалентний катiон, причому перенесення елемента через мембрану кл^ин потребуе наявност аскорбшово! кислоти [32].
У пщтриманш гомеостазу Купруму, депонуванш та обмiнi цього елемента в органiзмi людини i тварин важливу роль вiдiграе металозв'язувальний бiлок металотюнеш [1, 12, 29].
Церулоплазмт. Церулоплазмш вперше видiлили з сироватки кровi свинi Гольмберг i Лорел у 1948 р. [22]. За структурою це а2-глжопроте1н молекулярною масою 132 кОа. Представлений вш одним полшептидом, що складаеться з 1046 залишюв амiнокислот. Молекула церулоплазмiну мютить шiсть атомiв Си: три атоми у складi тринуклеарного кластера, розташованого на
поверхш 1 -го i 6-го домешв, i три - у складi мононуклеарних сайпв у 2-, 4- i 6-му доменах [20, 24].
Ниш вiдомо, що церулоплазмiн виконуе в органiзмi декiлька функцiй: проявляе фероксидазну активнiсть [18, 24], попереджуе утворення вiльних радикалiв (антиоксидантна функщя) [37, 38], бере участь в оксидативних процесах, включае в процеси обмiну Купруму бiогеннi амiни та оксид Итрогену [9, 20]. Крiм того, церулоплазмiн виконуе роль транспортного бшка, оскiльки переносить мiдь до кл^инних ферментiв, у першу чергу, до молекул цитохром с-оксидази [24, 37]. Установлено, що церулоплазмш впливае на еритропоез, стимулюючи процеси пролiферацil i диференцiювання еритро!дних елементiв в органах гемопоезу.
В органiзмi людини i тварин синтез церулоплазмiну вщбуваеться, головним чином, у клiтинах печшки [19, 27], яка вiдiграе провщну роль у метаболiзмi Купруму. Загалом у гепатоцитах здiйснюються три процеси, пов'язаш з обмiном цього елемента: синтез молекул церулоплазмiну, депонування Си2+ у складi металотюне!ну та утворення недiалiзованих сполук Купруму, що видшяються з жовчю. Стрес, больовi подразники та шфекцшш хвороби спричиняють пщвищення вмiсту Купруму та церулоплазмiну в кров^ впливаючи на обмiн мжроелемента, зокрема, через нейрогуморальну систему.
В плазматичних мембранах клiтин рiзних тканин i органiв (аорта, серцевий м'яз, мозок, печшка, нирка, еритроцити, лiмфоцити) виявленi специфiчнi рецептори церулоплазмiну [20]. Хоча синтезуеться церулоплазмш, переважно, в гепатоцитах, у наукових джерелах наявш даш щодо синтезу цього бшка i в деяких iнших кл^инах. Зокрема, установлено здатнiсть клiтин центрально! нервово! системи синтезувати молекули церулоплазмiну [11, 37].
Металотгонеш. Важливим бшком, який бере участь у пщтриманш гомеостазу Купруму в органiзмi людини i тварин, е металотiоне!н (МТ) [12]. МТ вiдiграе головну роль у процесах детоксикаци та внутршньокл^инного транспорту Купруму й iнших двовалентних елементiв (Цинк, Кадмiй, Меркурiй). У великш кiлькостi молекули МТ синтезуються в гепатоцитах, де зв'язуються з катюнами Купруму, що надходять до кл^ин печiнки через систему вор^но! вени, та ентероцитах тонко! кишки, де утворюються комплексш сполуки Си-МТ пiд час травлення [1]. За участю лiзосом гепатоцитiв комплекс Си-МТ видаляеться з цитоплазми клiтин. Вившьнеш з комплексiв iз металотiоне!ном катюни Купруму згодом включаються до складу молекул церулоплазмiну, металоферментiв та компонент жовчi.
Вiдомо, що катiони Купруму стимулюють синтез МТ в гепатоцитах та шших клiтинах на рiвнi транскрипц^ мРНК. Крiм того, шдукщя синтезу металотiоне!ну здiйснюеться пiд впливом 2п2+, Сё2+, стресу та низки шших чинниюв, у тому числ^ екологiчних [12, 29]. Порушення регуляци синтезу МТ, що веде до накопичення надлишку катiонiв Купруму в гепатоцитах, вщбуваеться, в першу чергу, за деяких спадкових хвороб, а також пщ впливом токсичних речовин, яю викликають пригнiчення експрес^ гешв металотiоне!ну.
Структура 1 функщональне значення деяких купрумвмкних фермент1в. Катюни Купруму мютяться в складi молекул найважливiших ферментiв, таких як цитохром с-оксидаза, Си,2п-супероксиддисмутаза, тирозиназа, лiзилоксидаза та iншi, якi опосередковують бюлопчну роль цього елемента в органiзмi людини i тварин [3, 5, 34].
Цитохром с-оксидаза. Цитохром с-оксидаза (КФ 1.9.3.1) - юнцевий акцептор електрошв дихального ланцюга мiтохондрiй кл^ин. Фермент належить до надродини гем/Си-термшальних оксидаз, якi каталiзують чотириелектронне вщновлення молекули О2 до води в процеа, що поеднуеться з утворенням мембранного електрохiмiчного градiента протонiв [15, 35]. Цитохром с-оксидаза каталiзуе завершальну стадiю дихання - перенесення електрошв вщ цитохрому с до молекулярного кисню, вiдновлюючи його до води [34]. У процес використовуються чотири електрони, чотири протони та одна молекула О2. Pеакцiя поеднуеться з перенесенням чотирьох додаткових протонiв через мембрану [25].
Цитохром с-оксидаза ссавщв - це ол^омерний бiлок, що мютиться у внутрiшнiй мембранi м^охондрш i складаеться з 13 субодиниць. 1нформащя про структуру трьох iз них (субодиницi 1-Ш), якi утворюють каталiтичний кор ферменту, мiститься в мiтохондрiальнiй ДНК [36]. Послiдовнiсть амшокислотних залишкiв у цих субодиницях характеризуеться високим ступенем консервативностi в уах представникiв надродини гем/Си-оксидаз [31]. Показано, що висококонсервативш домени в субодиницях I i II мiстять два сайти зв'язування Купруму (СиА i Сив) i два геми типу а (яю ще називають цитохромами а i а3), необхiднi для катал^ично! функци [40].
Субодиниця I ферменту мютить гем а (в якому низькоспiновий атом Бе координований двома залишками гiстидину) i сайт для зв'язування Оксигену (каталiтичний сайт), до якого входить високостновий гем а3, координацiйно зв'язаний з одним залишком i Сив-центр (рис. 1) [36, 40]. Як вщомо, молекула О2 зв'язуеться з цим сайтом лише за умов, коли гем а3 i Си перебувають у вiдновленому станi. Гем а3 може зв'язуватись i з шшими лiгандами (СО, N0, СМ-) [26]. Показано, що вщдаль мiж атомами Бе i Си в катал^ичному сайтi становить ~ 5 А i дещо змiнюеться залежно вщ зв'язування з металами екзогенних лiгандiв. Вважають, що ковалентний зв'язок мiж однiею iз зв'язаних з Си iмiдазольних груп гiстидину i залишком тирозину утворюеться внаслщок посттрансляцшно! модифшаци, якiй пiдлягають й iншi гем/Си-термiнальнi оксидази. Iснування цього зв'язку свiдчить про можливiсть утворення тирозинового радикала пiд час каталiтичного процесу [13].
Нэ281 ^
д^¡зЗ?6
Г
Рис. 1. - Каталггичний сайт цитохром с-оксидази [13, 36]. Чорним кольором позначен! атоми Оксигену та Нггрогену, св1тло-с1рим - атоми Карбону, мрим - атоми Ее 1 Си.
Субодиниця II цитохром с-оксидази мштить бiнуклеарний СиА-центр, який отримуе електрони вiд цитохрому с i переносить !х до гему а, а д^ - до сайту, що зв'язуе О2. Мiж субодиницями I i II мютиться сайт для зв'язування Mg2+, функцiя якого невiдома [15]. Субодиниця III ферменту не мютить центрiв зв'язування металiв, але разом iз субодиницями I i II утворюе катал^ичний кор.
Генетична iнформацiя про структуру шших, менш консервативних десяти субодиниць цитохром с-оксидази мютиться в ядрi клiтини. Вважають, що вони тдтримують стабiльнiсть комплексу i модулюють ферментну активнiсть. Показано, що в дозрiваннi та збираннi окремих субодиниць у функцюнальний ферментний комплекс беруть участь ще й iншi бшки. Хоча цi допомiжнi бiлки не е структурними компонентами комплексу, вони функцюнують на рiзних стадiях бюгенезу ферменту, включаючи транскрипцiю, трансляцiю, включения в мембрану структурних субодиниць, а також синтез i додавання простетичних груп [8]. Загальна кiлькiсть бшюв, необхiдних для збирання комплексу у вищих еукарiотiв, невiдома, проте у дрiжджiв Saccharomyces cerevisiae iдентифiковано понад 30 рiзних генетично визначених чинниюв, необхiдних для комплектування цитохром с-оксидази [28].
Сн^н-Супероксиддисмутаза. Важливу роль Купрум ввдграе в складi молекул Си,2п-супероксиддисмутази (Си,2п-СОД) - незамшно! ланки антиоксидантно! системи клiтин [8, 39]. Як вщомо, Си,2п-супероксиддисмутази (КФ 1.15.1.1) - це один з клаав велико! групи фермеш!в-антиоксидаш1в, якi каталiзують реакцш дисмутаци супероксид-анiон радикалу (О2-) з утворенням пероксиду водню i молекулярного кисню. Супероксиддисмутази функцюнують у кл^инах уах органiзмiв, для яких характерш процеси аеробного метаболiзму. За нейтральних i вищих значень рН швидюсть ферментативно! дисмутаци О2 - в 104 разiв перевищуе швидкiсть спонтанно! дисмутаци цього радикалу. Локалiзуеться Си,2п-СОД, головним чином, у цитозолi клiтин еукарюив. В
еритроцитах людини i тварин це головний Си-вмюний бшок, у складi його молекул мютиться майже 90% вмюту Купруму в цих кл^инах [17].
У плазмi кровi, лiмфi, синовiальнiй рiдинi людини i тварин виявляеться високомолекулярна форма Си,2п-СОД - глiкопроте!н молекулярною масою 120 кОа. На вiдмiну ввд цитозольного ферменту, який складаеться з двох субодиниць, молекула позакл^инно! супероксиддисмутази - тетрамер, проте характеризуеться наявшстю гомолопчно! з ним дiлянки в первиннш структурi (вiд 96 до 193 амшокислотного залишку) [3].
Роль Купруму в процесах життeдiяльностi людини i тварин. Функци Cu-вмiсних бшюв зумовлюють роль Купруму в багатьох життево важливих процесах, що вщбуваються в органiзмi людини i тварин. Надзвичайно важливе значення цього мжроелемента в процесах метаболiзму Феруму та синтезу гемоглобiну, вперше встановлене в середиш ХХ сторiччя. Однак ще й рашше було вiдомо, що тварини, оргашзм яких недостатньо забезпечений юнами Купруму, хворiють на анемш, незважаючи на належний вмiст залiза, яке за таких умов акумулюеться в ентероцитах i ретикулоендотелiальних кл^инах. На пiдставi цих спостережень зроблено висновок про те, що для вившьнення юшв Феруму в кров необхщна мiдь [30]. За умов нестачi Купруму знижуеться фероксидазна актившсть церулоплазмiну, внаслiдок чого органiзм втрачае здатшсть до мобiлiзацi! залiза, оскшьки для цього процесу необхщне окиснення Бе2+ до Бе3+. За вщновлення активностi церулоплазмiну iнтенсивнiсть вивiльнення Феруму в кров зростае.
Крiм участ в обмiнi Феруму катiони Купруму необхщш для дозрiвання ретикулоцитiв та деяких iнших ланок кровотворення [2, 5], а також для багатьох бiохiмiчних процеав - пiгментацi!, кератишзацп шерстi, формування мiелiну, синтезу бшюв сполучно! тканини [1, 4].
Катюни Купруму вiдiграють важливу роль у процес передачi нервових iмпульсiв. За умов дефщиту цього елемента в синаптосомах мозку суттево пiдвищуеться рiвень зв'язування ГАМК мускариновими рецепторами та знижуеться рiвень зв'язування бензодiазепiну, що може бути одшею з причин порушень функцш центрально! нервово! системи [20].
Важливу роль Купрум ввдграе в мехашзмах захисту органiзму людини i тварин вiд д^' несприятливих i патогенних чинникiв. Цей мжроелемент пiдвищуе стiйкiсть органiзму до деяких шфекцш, зв'язуе мiкробнi токсини та посилюе дш антибiотикiв, проявляе протизапальш властивостi, пом'якшуе прояви автоiмунних хвороб [3, 5]. Установлено, що катюни Купруму сприяють тдвищенню iмунобiологiчно! стшкоси органiзму до шкiдливого впливу чинниюв навколишнього середовища. Доведено, що тд час захисних реакцiй вiдбуваеться закономiрне збiльшення вмiсту Купруму в кровi людей i тварин. У мехашзмах захисного впливу мжроелемента важливу роль ввдграе участь в процесах окиснення молекул токсишв [3].
За умов недостатнього надходження цього елемента (1 мг на добу або менше) в органiзмi може розвинутись нестача Купруму [5]. Дефщит цього елемента вперше виявлений у лабораторних тварин 1927 р. Шзшше з'явились
повщомлення про ендемiчнi захворювання худоби в деяких кра!нах, пов'язаш з нестачею Купруму в пасовищних рослинах, i яким можна було запоб^ти додаванням мiкроелемента до корму тварин.
У новонароджених д^ей нестача Купруму (гiпокупремiя) проявляеться гшотошею м'язiв, гепатоспленомегалiею, порушенням кровотворення i кровообiгу, змiнами в структурi юстково! тканини; у дiтей старшого в^ -негативно впливае на процеси мiелiнiзацi! клiтин нервово! системи, гемопоезу, сприяючи розвитку залiзодефiцитно! анеми, тдсилюе схильнiсть до бронхiально! астми, алергодерматозiв, вiтилiго, кардiопатiй. Дефiцит Купруму пщ час вагiтностi призводить до внутршньоутробно! загибелi ембрiонiв, аномалiй розвитку серця, кровоносних судин, кровотворення та шших порушень в органiзмi плода [6].
В основi багатьох зумовлених нестачею Купруму патолопчних станiв лежать порушення функцюнування Cu-вмiсних ферментiв, зокрема Си,2п-СОД, що може супроводжуватись розвитком оксидативного стресу [6].
За дефщиту Купруму в органiзмi пригнiчуеться активнiсть ферменту лiзилоксидази (КФ 1.4.3.13), необхiдного для стабшзаци позаклiтинного матриксу. Лiзилоксидаза ввдграе ключову роль в посттрансляцiйних модифжащях колагену i еластину, каталiзуючи утворення внутршньо- i мiжмолекулярних зв'язкiв. Найактившше синтез цього Cu-вмiсного ферменту вщбуваеться в сполучнiй тканинi. Тому нестача Купруму проявляеться в порушенш процеЫв утворення бiлкiв сполучно! тканини, що може супроводжуватись деформащею скелета, ламкютю кiсток [33].
Нестача Купруму прискорюе процес „старшня" мiтохондрiй, призводить до зменшення вмiсту в них коферменив, зумовлюе пiдвищення проникностi мiтохондрiально! мембрани та пригшчення зв'язування аденiлових нуклеотцщв з порушенням транспорту АТФ через внутршню мембрану. Мiтохондрi! значно збшьшуються в розмiрах, !хня структура деформуеться [5, 20]. Дефiцит Купруму супроводжуеться порушенням процеав лiпiдного обмiну -пригшченням активностi лiпопроте!нлiпази та змшами в лiпiдному складi плазми кровi - пiдвищенням вмiсту холестеролу, триацилглiцеролiв i фосфолiпiдiв. Крiм того, катюни Купруму необхiднi для утворення ненасичених жирних кислот - за умов нестачi Си знижуеться активнiсть десатурази стеариново! кислоти, яка каталiзуе цей процес [1, 7].
Засвоення та обмш Купруму тiсно пов'язанi з вмютом iнших мiкроелементiв в оргашзм1 Вiдомо, що iснуе фiзiологiчний антагошзм мiж iонами Купруму з одного боку та Молiбдену i Сульфуру - з шшого. Водночас на засвоення та обмш Купруму в органiзмi людини i тварин впливають 2п, Мп, РЬ [1, 5]. Оскшьки Цинк е конкурентом Купруму в процесах абсорбц^ в тонкш кишцi, у випадку його надмiрного надходження в органiзмi може розвиватись дефщит мiдi [10, 20].
Одна з найвщомших форм патолог^ обмiну Купруму -гепатоцеребральна дистрофiя (хвороба Вшьсона-Коновалова). Це прогресуюче дегенеративне спадкове захворювання центрально! нервово! системи, що
поеднуеться з цирозом печшки [14]. Хвороба зумовлюеться мутащями гена Cu-транспортно! АТФази Р-типу (ATP7B) i успадковуеться за аутосомно-рецесивним типом. В основi розвитку патологiчних змiн лежать порушення процеав обмiну в печiнцi та екскреци Купруму з жовчю, в результат чого вiдбуваеться накопичення елемента в рiзних органах, головним чином в печшщ, рогiвцi, мозку. Водночас у кровi рiзко зменшуеться вмiст церулоплазмiну. Надлишок вiльних катiонiв Купруму пригшчуе активнiсть окиснювальних ферментiв та зумовлюе iншi патологiчнi змiни в кл^инах i органiзмi.
Пiдвищення концентраци Купруму в кровi спостерiгають пiд час запальних процесiв, захворювань дихально! системи, нирок, злояюсних новоутворень, алкоголiзму, хрошчних iнфекцiйних захворювань, за умов впливу рiзноманiтних стресових чинникiв [1, 7, 14].
Висновки. Купрум - це один iз незамiнних мiкроелементiв, необхщний для багатьох життево важливих процеЫв в органiзмi людини i тварин. Цей елемент транспортуеться в плазмi кровi та виконуе свою фiзiологiчну роль у складi значно! кшькост бiлкiв. До них належать транспортш бiлки, якi переносять мiкроелемент до оргашв i тканин пiсля абсорбци в травному трактi, металотюнеш, у складi якого вiдбуваеться акумуляцiя катюшв Купруму в клiтинах, Cu-залежнi ферменти (Си,2п-супероксиддисмутаза, цитохром с-оксидаза, тирозиназа та ш.), якi беруть участь у пщтриманш антиоксидантного статусу кл^ин та в процесах метаболiзму. Одним з найважливших Cu-вмiсних бiлкiв е церулоплазмш, якому притаманна не лише транспортна, але й iншi функци (фероксидазна, антиоксидантна). Нестача Купруму в органiзмi людини i тварин зумовлюе пригшчення процесiв синтезу гемоглобiну, еритропоезу, передачi нервових iмпульсiв, зменшення резистентност до захворювань та ди рiзноманiтних стресових чинникiв. Порушення обмiну Купруму призводить до розвитку гепатоцеребрально! дистрофи та iнших патологiчних змiн в оргашзм1
Л1тература
1. Авцын А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. -М.: Медицина, 1991. - 496 с.
2. Антоняк Г.Л. Залiзо в органiзмi людини i тварин (бiохiмiчнi, iмунологiчнi та екологiчнi аспекти) / Г.Л. Антоняк, Л.1. Сологуб, В.В. Сштинський, Н.О. Бабич. - Львiв: Видавничий центр ЛДАУ, 2006. - 312 с.
3. Коломийцева М.Г. Микроэлементы в медицине / М.Г. Коломийцева, Р. Д. Габович. - М: Медицина, 1970. - 288 с.
4. Мазепа А.1. Роль мвд та цинку в розвитку патологи сполучно! тканини / А.1. Мазепа, 1.В. Мазепа // Медична хiмiя. - 2002. - Т. 4. - № 2. - С. 71-75.
5. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / А.В. Скальный - М.: Изд. дом „ОНИКС 21 век": Мир, 2004. - 216 с.
6. Сологуб Л.1. Мщь в органiзмi тварин / Л.1. Сологуб, Г.Л. Антоняк, О.М. Стефанишин // Бюлопя тварин. - 2004. - Т. 6. - № 1-2. - С. 64-76.
7. Aigner E. Copper availability contributes to iron perturbations in human nonalcoholic fatty liver disease / E. Aigner, I. Theurl, H. Haufe, M. Seifert, F. Hohla et al. // Gastroenterology. - 2008. - Vol. 135, N 2. - P. 680-688.
8. Barrientos A. Cytochrome oxidase in health and disease / A. Barrientos, M.H. Barros, I. Valnot et al. // Gene. - 2002. - Vol. 286. - P. 53-63.
9. Bianchini A. Callabrese L. Inhibition of endothelial nitric-oxide synthase by ceruloplasmin / A. Bianchini, G. Musci // J. Biol. Chem. - 1999. - Vol. 274. - P. 20265-20270.
10. Chan S. The role of copper, molybdenum, selenium, and zinc in nutrition and health / S. Chan, B. Gerson, S. Subramaniam // Clin. Lab. Med. - 1998. - Vol. 18, N 4. - P. 673-685.
11. Chang Y.Z. Effects of development and iron status on ceruloplasmin expression in rat brain / Y.Z. Chang, Z.M. Qian, K.Wang // J. Cell. Physiol. - 2005. -Vol. 204, N 2. -P. 623-631.
12. Chiaverini N. Protective effect of metallothionein on oxidative stress-induced DNA damage / N. Chiaverini, M. De Ley // Free Radic. Res. - 2010. - Vol. 44, N 6. - P. 605-613.
13. Collman J.P. Functional analogues of cytochrome c oxidase, myoglobin, and hemoglobin / J.P. Collman, R. Boulatov, C.J. Sunderland, L. Fu // Chem. Rev. -2004. - Vol. 104, N 2. - P. 561-588.
14. Ferenci P. Wilson's Disease // Clin. Gastroenterol. Hepatol. - 2005. - Vol. 3, N 8. - P. 726-733.
15. Ferguson-Miller S. Heme/copper terminal oxidases / S. Ferguson-Miller, G.T. Babcock // Chem. Rev. 1996. - Vol. 96. - P. 2889-2907.
16. Frieden E. Perspectives on copper biochemistry // Clin. Physiol. Biochem. - 1986. - Vol. 4, N 1. - P. 11-19.
17. Gärtner A. 90 % of erythrocyte is coordinated in Cu2Zn2 superoxide dismutase / A. Gärtner, M. Leippert, U. Weser // Inorg. Chim. Acta. - 1983. - Vol. 79. - P. 232-233.
18. Gitlin J.D. Aceruloplasminemia / J.D. Gitlin // Pediatr. Res. - 1998. -Vol. 44. - P. 271-276.
19. Gyulikhandanova N.E. Regulation of ceruloplasmin gene in mammals / N.E. Gyulikhandanova, N.V. Tsymbalenko, N.A. Platonova et al. // Bull. Exp. Biol. Med. - 2004. - Vol. 137, N 5. - P. 485-489.
20. Harris E.D. Cellular copper transport and metabolism / E.D. Harris // Annu. Rev. Nutr. - 2000. - Vol. 20. - P. 291-310.
21. Harris E.D. A requirement for copper in angiogenesis / E.D. Harris // Nutr. Rev. - 2004. - Vol. 62, N 2. - P. 60-64.
22. Holmberg C.G. Investigations in serum copper. II Isolation of the coppercontainsng protein and a description of some of its properties / C.G. Holmberg, C.B. Laurell // Acta Chem. Scand. - 1948. - Vol. 2. - P. 550-556.
23. Itoh S. Novel role of antioxidant-1 (Atox1) as a copper-dependent transcription factor involved in cell proliferation / S. Itoh, H.W. Kim, O. Nakagawa,
K. Ozumi, S.M. Lessner et al. // J. Biol. Chem. - 2008. - Vol. 283, N 14. - P. 91579167.
24. Kono S. Molecular and pathological basis of aceruloplasmineinia / S. Kono, H. Miyajima // Biol. Res. - 2006. - Vol. 39, № 1. - P. 15-23.
25. Michel H. Cytochrome c oxidase: catalytic cycle and mechanisms of proton pumping - a discussion / H. Michel // Biochemistry. - 1999. - Vol. 38, N 46.
- P. 15129-15140.
26. Mason M.G. Nitric oxide inhibition of respiration involves both competitive (heme) and noncompetitive (copper) binding to cytochrome c oxidase / M.G. Mason, P. Nicholls, M.T. Wilson, C.E. Cooper // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -2006. - Vol. 103, N 3. - P. 708-713.
27. Mazumder B. Translational control of ceruloplasmin gene expression: beyond the IRE / B. Mazumder, P. Sampath, P L. Fox // Biol. Res. - 2006. - Vol. 39, № 1. - P. 59-66.
28. McEwen J.E. Nuclear functions required for cytochrome c oxidase biogenesis in Saccharomyces cerevisiae. Characterization of mutants in 34 complementation groups / J.E. McEwen, C. Ko, B. Kloeckner-Gruissem, R.O. Poyton // J. Biol. Chem. - 1986. - Vol. 261. - P. 11872-11879.
29. Nordberg M. Toxicological aspects of metallothionein / M. Nordberg, G.F. Nordberg // Cell Mol. Biol. - 2000. - Vol. 46. - P. 451-463.
30. Osaki S. The mobilization of iron from the perfused mammalian liver by a serum copper enzyme, ferroxidase I / S. Osaki, D.A. Johnson, E. Frieden // J. Biol. Chem. - 1971. - Vol. 246, № 9. - P. 3018-3023.
31. Ostermeier C. Cytochrome c oxidase / C. Ostermeier, S. Iwata, H. Michel // Curr. Opin. Struct. Biol. - 1996. - Vol. 6. - P. 460-466.
32. Percival S. S. Ascorbate enhances copper transport from ceruloplasmin into human K562 cells / S.S. Percival, E.D. Harris // J. Nutr. - 1989. - Vol. 119, N 5.
- P. 779-784.
33. Rucker R.B. Copper, lysyl oxidase, and extracellular matrix protein cross-linking / R.B. Rucker, T. Kosonen, M.S. Clegg, A.E. Mitchell, B.R. Rucker // Am. J. Clin. Nutr. - 1998. - Vol. 67 (suppl). - P. 996S-1002S.
34. Sampson V. Cytochrome c/cytochrome c oxidase interaction: Direct structural evidence for conformational changes during enzyme turnover / V.Sampson, T. Alleyne // FEBS J. - 2001. - Vol. 268. - P. 6534-6544.
35. Tan M.-L. Dynamics of electron transfer pathways in cytochrome c oxidase / M.-L. Tan, I. Balabin, J.N. Onuchic // Biophys. J. - 2004. - Vol. 86. - P. 1813-1819.
36. Tsukihara T. The whole structure of the 13-subunit oxidized cytochrome c oxidase at 2.8 A / T. Tsukihara, H. Aoyama, E. Yamashita et al. // Science. - 1996. -Vol. 272, N 5265. - P. 1136-1144.
37. Vassiliev V. Ceruloplasmin in neurodegenerative diseases / V.Vassiliev, Z.L. Harris, P. Zatta // Brain Res. Brain Res. Rev. - 2005. - Vol. 49, № 3. - P. 633-640.Wiggins J.E. Antioxidant ceruloplasmin is expressed by glomerular parietal epithelial cells and secreted into urine in association with glomerular aging and high-
calorie diet / J.E. Wiggins, M. Goyal, B.L. Wharram, R.C. Wiggins // J. Am. Soc. Nephrol. - 2006. - Vol. 17, № 5. - P. 1382-1387.
39. Yi J.F. Mn-SOD and CuZn-SOD polymorphisms and interactions with risk factors in gastric cancer / J.F. Yi, Y.M. Li, T. Liu, W.T. He, X. Li et al. // World J. Gastroenterol. - 2010. - Vol. 16, N 37. - P. 4738-4746.
40. Yoshikawa S. Crystal structure of bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8 A resolution / S. Yoshikawa, K. Shinzawa-Itoh, T. Tsukihara // J. Bioenerg. Biomembr. - 1998. - Vol. 30. - P. 7-14.
Summary
H.L. Antonyak1, A.V. Vazhnenko2, N.E. Panas3
1Lviv Ivan Franko National University, Lviv 2State Department of Environmental Protection in Zaporizhia region, Zaporizhia 3Lviv National Agrarian University, Lviv BIOLOGICAL ROLE OF COPPER AND COPPER-CONTAINING PROTEINS IN HUMAN AND ANIMAL ORGANISM
Current scientific data related to copper metabolism and functional activity of Cu-containing proteins in human and animal cells are reviewed in the article. Important functional role of this essential element in human and animal organism is analyzed.
Key words: copper, copper-containing protein, ceruloplasmin, metallothioneins, superoxide dismutase, cytochrome c-oxidase
Cmammx nadiuMna do pedaxuii 4.04.2011
