CC BY
36
Яблокова Е.В.1, Кувичкин В.В.2, Новиков В.В3. ©
:К.х.н., н.с.; 2к.ф.-м.н., с.н.с.; 3д.б.н., в.н.с. Институт биофизики клетки РАН
ДЕЙСТВИЕ СЛАБЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОСТОЯННОГО И НИЗКОЧАСТОТНОГО ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА АКТИВНОСТЬ ПЕРОКСИДАЗЫ В РАСТВОРАХ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ
Аннотация
В работе показано, что воздействие комбинированными постоянным (42 мкТл) и переменным (амплитудой 0,1 мкТл, частота 32 Гц - соответствует циклотронной частоте для иона кальция) магнитными полями увеличивает скорость реакции окисления о-фенилендиамина перекисью водорода в присутствии фермента - пероксидазы хрена и соли кальция. Воздействие этими полями не приводит к эффекту в отсутствии в растворе хлорида кальция, а также на другой частоте (4,4 Гц) переменной компоненты поля.
Ключевые слова: слабое магнитное поле, пероксидаза хрена, кальций. Keywords: weak magnetic field, horseradish peroxidase, calcium.
Широкомасштабные исследования в области экспериментальной и теоретической биофизике [1-5], в том числе и действия магнитных полей (МП) на биологические объекты привели к открытию различных биологических эффектов МП на уровне организма, клеточном и молекулярном уровнях [6]. Наиболее интересные и значимые эффекты были обнаружены в опытах, где переменное МП было настроено на диапазон циклотронных частот ионов аминокислот, частот некоторых неорганических ионов, в том числе и кальция [6-8]. Ранее нами было показано, что воздействие слабыми комбинированными МП влияет на скорость реакции окисления о-фенилендиамина Н2О2, в водном растворе, где катализатором является фермент пероксидаза хрена (ПХ) [9]. Происходит снижение активности ПХ в реакции после обработки растворов фермента магнитными полями на частоте переменного МП 4,4 Гц по сравнению с контрольными образцами. Вероятно, что снижение активности пероксидазы в этом случае связано с конформационными изменениями структуры этого белка, т.к. спектры его собственной флуоресценции и в присутствии флуоресцентных зондов до и после такого воздействия отличаются. Известно, что ПХ является кальций зависимым ферментом [10]. В этой связи изучение влияния слабых МП на систему кальций-фермент представляет несомненный интерес.
- - -*—I-■-1-■-1-■-1-■-1—
«с 4-- 1:: а: -л
Рис. 1. Спектры поглощения реакционной смеси, содержащей 1.23-10-4 М о-фенилендиамина, 8.13-10-5 М Н2О2, 8.32-10-10 М пероксидазы хрена, 4.16-10-9 М СаС122Н2О без(1) и при (2) обработке МП на частоте
32 Гц в течение 30 минут
© Яблокова Е.В., Кувичкин В.В., Новиков В.В., 2013 г.
Мы исследовали активность пероксидазы хрена (Sigma) при действии слабых комбинированных МП, используя в качестве субстрата орто-фенилендиамин (ОФД). В экспериментах использовали воду высокой степени очистки (E-pure Module (Barnsted/Termolyne Corporation)), имеющую высокое удельное сопротивление (18 МОм/см). Фермент в воде или в растворе хлорида кальция подвергали воздействию коллинеарных слабых МП - постоянного 42 мкТл и переменного с амплитудой индукции 0,1 мкТл. Были использованы 2 частоты переменной компоненты поля 4,4 Гц и 32 Гц, последняя соответствует циклотронной частоте для иона кальция при указанной величине постоянной компоненты поля. Время инкубации растворов составляло от 30 мин до 4 часов. Далее к раствору фермента добавляли ОФД и Н2О2, реакционную смесь инкубировали в течение 30 мин. В ряде экспериментов воздействию МП подвергали всю реакционную смесь (фермент, субстрат, окислитель) при экспозиции от 30 минут до 6 часов.
Проведенные эксперименты показали, что МП на циклотронной частоте иона кальция 32 Гц увеличивает скорость реакции окисления о-фенилендиамина в присутствии соли кальция (Рис. 1).
Максимальные различия оптической плотности раствора между контрольными и опытными образцами наблюдаются на начальной стадии реакции при обработке МП всей реакционной смеси (Рис. 2). Магнитный эффект не проявляется при воздействии МП на реакционную смесь на частоте 4,4 Гц, а также на частоте 32 Гц в отсутствие ионов кальция.
; so юс 150 гс; lbo эос jso
Рис. 2. Изменение оптической плотности (^=450 нм) растворов реакционной смеси, содержащей 1 .
23-10-4 М о-фенилендиамина, 8.13-10-5 М Н2О2, 8.32-10-10 М пероксидазы хрена, 4.16-10-9 М СаСЬЖО без(1) и при (2) обработке магнитным полем на частоте 32 Гц в течение 5 часов
Предварительная обработка фермента в растворе СаС12-2Н2О полем на частоте 32 Гц увеличивает скорость рассматриваемой реакции. Действие МП не проявляется при инкубации в поле других компонентов реакционной смеси (Н2О2, ОФД).
Таким образом, в результате проведенных экспериментов показана избирательная зависимость влияния комбинированного МП от частоты переменной компоненты на каталитическую активность пероксидазы хрена в специфическом ионном окружении. Показано, что действие МП не оказывает заметного влияния на процесс при обработке отдельных компонентов реакционной смеси (за исключением раствора фермента), таких как, например, Н2О2, ОФД и растворов соли кальция. Результаты проведенных экспериментов усиливают гипотезу о резонансном механизме в реализации эффектов слабых МП, так как увеличение активности пероксидазы отмечено лишь на циклотронной частоте иона кальция в его присутствии.
Литература
1. Н.В. Белослудцева, К.Н. Белослудцев и др. - Влияние холестерина на формирование в митохондриях и липосомах пальмитат/Са2+ -активируемой поры // Биофизика. - 2009. - Т.54. - №3. - С.464-470.
2. К.Н. Белослудцев, Н.В. Белослудцева, Г.Д. Миронова - Роль митохондриальной пальмитат/Са2+-активируемой поры в пальмитат-индуцированном апоптозе // Биофизика. - 2008. - Т.53. - №6. -С.967-971.
3. К.Н. Белослудцев, С.А. Гармаш, Н.В. Белослудцева и др. - Исследование механизмов цитотоксического действия уранилнитрата // Биофизика. - 2012. - Т.57. - №5. - С. 789-795.
4. N.R. Asadullina, A.M. Usa^eva, V.S. Smirnova et al. - Antioxidative and radiation modulating properties of guanosine-5'-monophosphate // Nudeosides, Nudeotides and Nuderc Adds. - 2010. - Т.29. - №10. -С.786-799.
5. А.Б. Гапеев, Л.И. Фахранурова, С.И. Паскевич, А.А. Манохин и др. -Уменьшение уровня химически индуцированных повреждений днк в лейкоцитах крови крыс за счет использования стратегии «полезное солнце» // Технологии живых систем. - 2012. - Т. 9. - №6. - С. 16-25.
6. В.В. Новиков, В.О. Пономарев, Г.В. Новиков, В.В. Кувичкин, Е.В. Яблокова, Е.Е. Фесенко -Эффекты и молекулярные механизмы биологического действия слабых и сверхслабых магнитных полей // Биофизика. - 2010. - Т.55. - С.631-639.
7. V.V. Novikov, G.V. Novikov, E.E. Fesenko - Effed of Weak Combined Stata and ЕхЦ-emely Low-й^ш^у Alternating Magnetk Fields on Tumor Growth in Mke Bearing the Ehrlkh Asdtes Carcinoma// Bioelectromagnetics. - 2009. - V.30 . - P.343-351.
8. N.V. Bobkova, V.V. Novikov, N.I. Medvinskaya, I.Y. Aleksandrova, I.V. Nesterova, E.E. Fesenko - The weak rambined magnetk fields ind^e the redudion of brain amyloid-P level in two animal models of Alzheimer's disease // Eur. J. Onral. Library. - 2010. - P.235-246.
9. Действие слабых постоянных и низкочастотных переменных магнитных полей на активность пероксидазы в водных растворах: Научные труды VI Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», - Санкт-Петербург, - 2012.-54с.
10. Г.С. Захарова, И.В. Упоров, В.И. Тишков - Пероксидаза из корней хрена: модулирование свойств химической модификацией белковой глобулы и гемма // Усп. биол. химии. - 2011. - Т.51. - С.37-64.
