ПЕРСПЕКТИВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ХВОЙНЫХ L-АРГИНИНОМ И ИНГИБИТОРАМИ ЕГО КАТАБОЛИЗМА

  • Елена (Elena) Вильямовна (Vil'yamovna) Робонен (Robonen) Карельский научный центр РАН
  • Надежда (Nadezhda) Петровна (Petrovna) Чернобровкина (Chernobrovkina) Карельский научный центр РАН
  • Оксана (Oksana) Васильевна (Vasil'evna) Чернышенко (Chernyshenko) Мытищинский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана
  • Мария (Mariya) Игоревна (Igorevna) Зайцева (Zaytseva) Петрозаводский государственный университет
  • Алексей (Aleksey) Рудольфович (Rudol'fovich) Унжаков (Unzhakov) Карельский научный центр РАН
  • Анастасия (Anastasiya) Васильевна (Vasil'evna) Егорова (Egorova) Карельский научный центр РАН
Ключевые слова: хвойные, древесная зелень, растительные экстракты, аминокислоты, L-аргинин, оксид азота, аргиназы, ингибиторы катаболизма

Аннотация

Перспективным источником L-аргинина, а также натуральных ингибиторов ферментов его катаболизма, являются растения. Значительную часть водорастворимой фракции древесной зелени хвойных растений составляют свободные аминокислоты, в том числе L-аргинин. Разрабатывается биотехнология обогащения L-аргинином древесной зелени хвойных пород путем регулирования азотного и борного обеспечения. Факт многократного увеличения пула свободного L-аргинина в хвое позволяет предположить повышение уровня ингибиторов ферментов его катаболизма. Хвойная зелень содержит гуанидиновые соединения, являющиеся терапевтическими агентами для регулирования активности синтаз оксида азота. L-аргинин, одна из наиболее универсальных аминокислот в метаболизме животного организма, у млекопитающих классифицируется как условно незаменимая. Разбалансированность активностей аргиназного и NO-синтазного путей катаболизма аргинина, конкурирующих за субстрат, может приводить к патологическим последствиям для организма. Активация индуцибельной NO-синтазы или аргиназы отражает тип воспалительной реакции в развитии конкретных заболеваний. При их лечении в качестве мишеней для фармакологического воздействия рассматриваются эффекторы, контролирующие активность ферментов катаболизма. Примеры использования в народной медицине экстрактов из некоторых видов голосеменных приводятся в работах этномедицинской направленности. Анализ современного состояния исследований метаболизма L-аргинина у живых организмов и его особенностей у хвойных растений проведен для научного обоснования перспективности получения обогащенной L-аргинином и эффекторами ферментов его метаболизма древесной зелени.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Елена (Elena) Вильямовна (Vil'yamovna) Робонен (Robonen), Карельский научный центр РАН
ведущий физик
Надежда (Nadezhda) Петровна (Petrovna) Чернобровкина (Chernobrovkina), Карельский научный центр РАН

доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

Оксана (Oksana) Васильевна (Vasil'evna) Чернышенко (Chernyshenko), Мытищинский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой декоративного растениеводства и физиологии растений

Мария (Mariya) Игоревна (Igorevna) Зайцева (Zaytseva), Петрозаводский государственный университет

кандидат технических наук, доцент

Алексей (Aleksey) Рудольфович (Rudol'fovich) Унжаков (Unzhakov), Карельский научный центр РАН

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Анастасия (Anastasiya) Васильевна (Vasil'evna) Егорова (Egorova), Карельский научный центр РАН

аспирант

Литература

Ushanova V.M. Khvoynyye boreal'noy zony, 2013, vol. 30, no. 1-2, pp. 138–142. (in Russ.).

Khurshkaynen T.V., Skripova N.N., Kuchin A.V. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya, 2017, no. 1, pp. 25–30. (in Russ.).

Korotkiy V.P., Velikanov V.I., Bogdanovich N.I., Roshchin V.I., Vodop'yanov I.F., Chechet I.V. IVUZ. «Lesnoy zhurnal», 2012, no. 5, pp. 125–133. (in Russ.).

Yagodin V.I. Osnovy khimii i tekhnologii pererabotki drevesnoy zeleni. [Fundamentals of chemistry and technology of processing green wood.]. Leningrad, 1981, 224 p. (in Russ.).

Alaudinova Ye.V., Mironov P.V. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2017, no. 3, pp. 85–91. (in Russ.).

Nordin A., Uggla C., Nasholm T. Tree Physiology, 2001, no. 21, pp. 59–64

Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V., Zaytseva M.I. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2010, no. 3, pp. 71–75. (in Russ.).

Robonen Ye.V., Chernobrovkina N.P., Chernyshenko O.V., Zaytseva M.I. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoy vestnik, 2012, vol. 86, no. 3, pp. 11–15. (in Russ.).

Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V., Morozov A.K., Makarova T.N. Trudy KarNTS RAN, 2013, no. 3, pp. 159–165. (in Russ.).

Robonen Ye.V., Chernobrovkina N.P., Makarova T.N., Korotkiy V.P., Prytkov YU.N., Marisov S.S. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal, 2014, vol. 339, no. 3, pp. 67–78. (in Russ.).

Unzhakov A.R., Tyutyunnik N.N., Uzenbayeva L.B., Baishnikova I.V., Antonova Ye.P., Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V., Ilyukha V.A. Trudy KarNTS RAN, 2014, no. 5, pp. 222–226. (in Russ.).

Patent 2540354 (RU). 18.12.2014 (in Russ.).

Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V., Unzhakov A.R., Tyutyunnik N.N. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal, 2016, no. 5, pp. 729–738. (in Russ.).

Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V., Makarova T.N., Repin A.V. Lesovedeniye, 2017, no. 5, pp. 39–46. (in Russ.).

Unzhakov A.R., Antonova Ye.P., Sergina S.N., Baishnikova I.V., Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V. Krolikovodstvo i zverovodstvo, 2017, no. 3, pp. 104–105. (in Russ.).

Dakhno Y.S. Visnyk Poltavsʹkoho derzhavnoho silʹsʹkoho spodarsʹkoho instytutu, 2000, no. 5, pp. 32–34. (in Russ.).

Markov Kh.M. Kardiologiya, 2005, no. 6, pp. 87–95. (in Russ.).

Cengiz Ö., Küçükersan S. Revue Méd. Vét., 2010, vol. 161, no. 8-9, pp. 409–417.

Ul'yanov A.M., Obergan T.YU., Shubina T.A. Pastorova V.Ye., Lyapinai L.A. Izvestiya RAN. Ser. biol., 2010, no. 1, pp. 109–114. (in Russ.).

Wu G.Y., Morris S.M. Biochem. J., 1998, vol. 336, pp. 1–17.

Morris S.M. Annu. Rev. Nutr., 2002, vol. 22, pp. 87–105.

Chen H., McCaig B.C., Melotto M., He S.Y., Howell G.A. J. Biol. Chem., 2004, vol. 279, no. 44, pp. 45998–46007, DOI: 10.1074/jbc.M407151200.

Yakushev V.I., Pokrovskiy M.V., Korokin M.V. Pokrovskaya T.G., Kulikovskaya V.D., Yershov I.N., Beskhmel'ni-tsyna Ye.A., Arustamova A.A., Kotel'nikova L.V. Nauchnyye vedomosti BelGU. Seriya Med. Farmatsiya, 2012, no. 22 (141), is. 20/3, pp. 36–40. (in Russ.).

Pham T.N., Bordage S., Pudlo M., Demougeot C., Thai K.M., Girard-Thernier C. Int. J. Mol. Sci., 2016, vol. 17(10), E1656.

Girard-Thernier C., Pham T.N., Demougeot C. Mini Rev Med Chem., 2015, vol. 15, no. 10, pp. 798–808.

Satriano J. Ann. N. Y.Acad. Sci., 2003, vol. 1009, pp. 34–43.

Balaban R.S., Nemoto S., Finkel T. Cell., 2005, vol. 120, pp. 483–495.

Crawford N.M. J. Exp. Botany., 2006, vol. 57, no. 3, pp. 471–478.

D'Antonio E.L., Christianson D.W. Acta Cryst., 2012, vol. F68, pp. 889–893.

Ball R.O., Urschel K.L., Pencharz P.B. J. Nutr., 2007, vol. 137, no. 6, pp. 1626S–1641S.

Eisert R.L. J. Comp. Physiol. B., 2011, vol. 181, no. 1, pp. 1–17. DOI: 10.1007/s00360-010-0528-0.

Visek W.J. A reevaluation. J. Nutr., 1986, vol. 116, pp. 36–46.

Bode-Boger S.M., Boger R.H., Galland A., Tsikas D., Frolich J.C. Br. J. Clin. Pharmacol., 1998, vol. 46, no. 5, pp. 489–497.

Popovic P.J., Zeh H.J.III, Ochoa J.B. J. Nutrition., 2007, vol. 137, pp. 1681S–1686S.

Bloomer R.J., Farney T.M., Trepanowski J.F., McCarthy C.G., Canale R.E., Schilling B.K. J. Int. Soc. Sports Nutr., 2010, no. 7, pp. 1–15, DOI: 10.1186/1550-2783-7-16.

Kurz S., Harrison D.G. J. Clin. Invest., 1997, vol. 99, no. 3, pp. 369–370.

Filimonova M.V. Farmakologicheskiye svoystva i radiobiologicheskiye effekty lineynykh i tsiklicheskikh proizvodnykh izotiomocheviny - konkurentnykh ingibitorov sintaz oksida azota: diss. … dokt. biol. nauk. [Pharmacological properties and radiobiological effects of linear and cyclic isothiourea derivatives - competitive inhibitors of nitric oxide synthase: Diss. ... Dr. biol. sciences]. Obninsk, 2015, 239 p. (in Russ.).

Granik V.G., Grigor'yev N.B. Oksid azota (NO). Novyy put' k poisku lekarstv. [Nitric oxide (NO). New way to search for drugs]. Moscow, 2004, 360 p. (in Russ.).

Kosenkova Yu.S., Polovinka M.P., Salakhutdinov N.F. Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya, 2010, no. 18, pp. 669–690. (in Russ.).

Durzan D.J. J. Ethnobiology & Ethnomedicine, 2009, no. 5, p. 5, DOI:10.1186/1746-4269-5-5.

Schnorr O., Brossette T., Momma T.Y., Kleinbongard P., Keen L., Schroeter H., Sies H. Arch. Biochem. Biophys., 2008, vol. 476, no. 2, pp. 211–215.

Shin W., Cuong T.D., Lee J.H., Min B., Jeon B.H., Lim H.K., Ryoo S. Korean J. Physiol. Pharmacol., 2011, vol. 15, no. 3, pp. 123–128.

Woo A., Min B., Ryoo S. Exp. Mol. Med., 2010, vol. 42, no. 7, pp. 524–532.

Lim C.J., Cuong T.D., Ryoo S., Lee J.H., Kim E.-H., Woo M.H., Choi J.S., Min B.S. Bull. Korean Chem. Soc., 2012, vol. 33, no. 9, pp. 3079–3082.

Yoon J., Park M., Lee J.-H., Min B.S., Ryoo S. Vasc. Pharmacol. М., 2014, vol. 60, no. 3, pp. 102–109.

Iwalokun B.A., Hodonu S.A., Nwoke S., Ojo O., Agomo P.U. Biochem. Res. Int., 2011, 159439, DOI: 10.1155/2011/159439.

Kim S.W., Cuong T.D., Hung T.M., Ryoo S., Lee J.H., Min B.S. Arch. Pharm Res., 2013, vol. 36, no. 8, pp. 922–926.

VanEtten C.H., Wolff I.A., Jones Q., Miller R.W. J. Agric. Food Chem., 1963, vol. 11, pp. 399–410.

King J.E., Gifford D.J. Plant Physiol., 1997, vol. 113, pp. 1125–1135.

Micallef B.J., Shelp B.J. Plant Physiol., 1989, vol. 90, pp. 624–630.

de Ruiter H., Kollцffel C. Plant Physiol., 1983, vol. 73, pp. 525–528.

Bausenwein U., Millard P., Thornton B., Raven J.A. Funct. Ecol., 2001, vol. 15, pp. 370–377, DOI: 10.1046/j.1365-2435.2001.00524.x.

Rennenberg H., Wildhagen H., Ehlting B. Plant Biol., 2010, vol. 12, pp. 275–291, DOI: 10.1111/j.1438-8677.2009.00309.x.

Slocum R.D. Plant Physiol. Biochem., 2005, vol. 43, pp. 729–745.

Winter G., Todd C.D., Trovato M., Forlani G. Funck D. Front. Plant Sci., 2015, vol. 6, pp. 534, DOI: 10.3389/fpls.2015.00534.

Winter G. Molecular and Physiological Characterization of Arginine and Proline Catabolism in Arabidopsis. Ph.D. thesis, Konstanz, 2013, 77 p.

Tegeder M. J. Exp. Bot., 2014, vol. 65, pp. 1865–1878.

Shargool P.D., Jain J.C., McKay G. Phytochemistry, 1988, vol. 27, pp. 1571–1574, DOI: 10.1016/0031-9422(88)80404-7.

Mur L.A.J., Mandon J., Persijn S., Cristescu S.M., Moshkov I.E., Novikova G.V., Hall M.A., Harren F.J.M., Hebel-strup K.H., Gupta K.J. AoB Plants, 2013, vol. 5, pls052, DOI: 10.1093/aobpla/pls052.

Durzan D.J. J. For. Sci., 2002, vol. 48, no. 7, pp. 281–291.

Gas E., Flores-Pérez U., Sauret-Güeto S., Rodríguez-Concepción M. Plant Cell., 2009, vol. 21, no. 1, pp. 18–23.

Mamayeva A.S., Fomenkov A.A., Nosov A.V., Moshkov I.Ye., Dzh. Mur L.A., Kholl M.A., Novikova G.V. Fizi-ologiya rasteniy, 2015, vol. 62, no. 4, pp. 459–474. (in Russ.).

Zhang J.-J., Li X.-Q., Sun J.-W., Jin S.-H. Int. J. Mol. Sci., 2014, vol. 15, pp. 4733–4746.

Domingos P., Prado A.M., Wong A., Gehring C., Feijo J.A. Mol. Plant., 2015, no. 8, pp. 506–520. DOI: 10.1016/j.molp.2014.12.010.

Cueto M., Hernandez-Perera O., Martin R., Bentura M.L., Rodrigo J., Lamas S. FEBS Lett., 1996, vol. 398, pp. 159–164.

Delledonne M., Xia Y., Dixon R.A., Lamb C. Nature, 1998, vol. 394, pp. 585–588.

Durner J., Wendehenne D., Klessig D.F. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 1998, vol. 95, pp. 10328–10333.

Ribeiro E.A. Jr., Cunha F.Q., Tamashiro W.M., Martins I.S. FEBS Lett., 1999, vol. 445, pp. 283–286.

Modolo L.V., Augusto O., Almeida I.M.G., Magalhaes J.R., Salgado I. FEBS Letters, 2005, vol. 579, pp. 3814–3820.

Foresi N., Correa-Aragunde N., Parisi G., Calу G., Salerno G., Lamattina L. Plant Cell., 2010, vol. 22, pp. 3816–3830, DOI: 10.1105/tpc.109.073510.

Chandok M.R., Ytterberg A.J., van Wijk K.J., Klessig D.F. Cell., 2003, vol. 113, pp. 469–482.

Borek S., Morkunas I., Ratajczak W., Ratajczak L. Acta Physiol. Plant., 2001, vol. 23, pp. 141–148. DOI: 10.1007/s11738-001-0001-5.

Bethk P.C., Gubler F., Jacobsen J.V., Jones R.L. Planta. Sep., 2004, vol. 219 (5), pp. 847–55.

Flores T., Todd, C.D. Tovar-Mendez A., Dhanoa P.K., Correa-Aragunde N., Hoyos M.E., et al. Plant Physiol., 2008, vol. 147, pp. 1936–1946.

Magalhaes J.R., Pedroso M.C., Durzan D.J. Physiol. Mol. Biol. Plants., 1999, vol. 5, pp. 115–125.

Pedroso M.C., Magalhaes J.R., Durzan D.J. Plant Science, 2000, vol. 157, pp. 173–181.

Ivanov A.I., Statsenko A.P. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya, 2010, no. 1, pp. 42–45. (in Russ.).

Gezelius K., Nasholm T. Tree Physiology, 1993, vol. 13, no. 1, pp. 71–86.

Huhn B.G., Schulz H. New Phytol., 1996, vol. 134, pp. 95–101.

Ellsworth D.S., Crous K.Y., Lambers H., Cooke J. Plant Cell Environ., 2015, vol. 38, pp. 1142–1156, DOI: 10.1111/pce.12468.

Tarvainen L., Lutz M., Rantfors M., Nasholm T., Wallin G. Frontiersin Plant Science, 2016, vol. 7, pp. 1–17, DOI: 10.3389/fpls.2016.01051.

Nasholm T., Ericsson A. Tree Physiol., 1990, vol. 6, pp. 267–281, DOI: 10.1093/treephys/6.3.267

Chernobrovkina N.P., Robonen Ye.V. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN, 2015, no. 12, pp. 35–44. (in Russ.).

Nasholm T., Kielland K., Ganeteg U. New Phytol., 2009, vol. 182, pp. 31–48.

Gruffman L., Jämtgård S., Näsholm T. Tree Physiology, 2014, vol. 34, no. 2, pp. 205–213.

Rennenberg H., Dannenmann M., Gessler A., Kreuzwieser J., Simon J., Papen H. Plant Biol (Stuttg), 2009, vol. 11, pp. 4–23.

Ohlund J., Nasholm T. Tree Physiol., 2004, vol. 24, pp. 1397–1402.

Patent 2515015 (RU). 06.07.2012. (in Russ.).

Patent 2540354 (RU). 18.12.2014. (in Russ.).

Метаболизм L-аргинина
Опубликован
2019-03-06
Как цитировать
1. Робонен (Robonen)Е. (Elena) В. (Vil’yamovna), Чернобровкина (Chernobrovkina)Н. (Nadezhda) П. (Petrovna), Чернышенко (Chernyshenko)О. (Oksana) В. (Vasil’evna), Зайцева (Zaytseva)М. (Mariya) И. (Igorevna), Унжаков (Unzhakov)А. (Aleksey) Р. (Rudol’fovich), Егорова (Egorova)А. (Anastasiya) В. (Vasil’evna) ПЕРСПЕКТИВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ХВОЙНЫХ L-АРГИНИНОМ И ИНГИБИТОРАМИ ЕГО КАТАБОЛИЗМА // Химия растительного сырья, 2019. № 1. С. 23-37. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/4243.
Выпуск
Раздел
Обзоры