Анотація до роботи:

Байляк М.М. Особливості антиоксидантного захисту дріжджів Saccharomyces cerevisiae на різних фазах росту культури. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, Чернівці, 2007.

Дисертація присвячена проблемі захисту дріжджів S. cerevisiae на різних фазах росту культури від оксидативного стресу, викликаного пероксидом водню. Виявлено, що виживання клітин S. cerevisiae за дії Н₂О₂ в середині експоненційної фази росту залежить від їх каталазної активності. Стійкість S. cerevisiae до пероксиду водню в цих умовах забезпечують як цитозольна, так і пероксисомна форми каталази. Пероксид водню в концентраціях 0,25-0,5 мМ призводив до зростання активності каталази та СОД у клітинах дикого типу. Даний ефект блокувався циклогексимідом. За дії вищих концентрацій пероксиду водню активності антиоксидантних ферментів знижувалися. У клітинах, оброблених Н₂О₂, активність СОД позитивно корелювала з активністю каталази. Висловлено припущення, що каталаза і СОД беруть участь у захисті один одного та інших ферментів від інактивації при обробці клітин S. cerevisiae Н₂О₂ в експоненційній фазі росту.

Встановлено, що каталаза частково запобігає окисним пошкодженням білків, зокрема деяких антиоксидантних ферментів, і необхідна для забезпечення стійкості S. cerevisiae за дії Н₂О₂ в умовах нестачі живильних речовин.

Зроблено висновок про важливу роль каталази в захисті S. cerevisiae за дії пероксиду водню в середині експоненційної фази росту і за умов голодування. Захист каталазою клітин дріжджів від дії Н₂О₂ здійснюється узгоджено з іншими антиоксидантними ферментами.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення окремих аспектів проблеми захисту дріжджів S. cerevisiae від оксидативного стресу, спричиненого пероксидом водню. Виявлено, що відповідь S. cerevisiae на дію Н₂О₂ залежить як від способу індукції стресу, так і від генетичних і фізіологічних особливостей штамів. Отримані результати поглиблюють знання про роль каталази в захисті S. cerevisiae від пероксиду водню в експоненційній фазі росту культури і за умов голодування.

1. Відповідь S. cerevisiae в середині експоненційної фази росту на оксидативний стрес, індукований 0,25-0,5 мМ Н₂О₂, полягає в збільшенні активності каталази та супероксиддисмутази, проте величина цього ефекту залежить від штаму і блокується циклогексимідом, інгібітором біосинтезу білка. Відмінності в активності каталази і супероксиддисмутази в дріжджів дикого типу зумовлюють різну чутливість їхніх клітин до високих концентрацій пероксиду водню. У відповіді S. cerevisiae на дію пероксиду водню беруть участь обидва ізоферменти каталази та Cu,Zn-вмісна, але не Mn-вмісна супероксиддисмутаза.

2. Модифікація активності каталази і супероксиддисмутази в клітинах S. cerevisiae за дії оксидативного стресу залежить від умов його індукції, а саме: від складу середовища інкубації, концентрації і часу обробки пероксидом водню, кількості клітин у суспензії. Так, у клітинах штаму YPH98, ресуспендованих у середовищі з 1% глюкозою, за дії 0,25 мМ і 0,5 мМ Н₂О₂ протягом 30 хв активність каталази зростає в 2-3 рази і СОД в 1,6 рази, а при індукції стресу в 50 мМ калій-фосфатному буфері активується тільки каталаза – в 1,4-2,0 рази.

3. Пероксид водню за високих концентрацій призводить до інактивації антиоксидантних та пов’язаних з ними ферментів у клітинах S. cerevisiae в середині експоненційної фази росту. Узгоджене функціонування каталази і супероксиддисмутази за цих умов знижує ймовірність окисних пошкоджень захисних білків.

4. У середині експоненційної фази росту культури відсоток життєздатних клітин дикого YPH250 та безкаталазного YWT1 штамів після обробки 5 мМ Н₂О₂ протягом 30 хв становить 52 і 20%, а за голодування – 82 і 48% відповідно. Отже, каталаза забезпечує стійкість S. cerevisiae до пероксиду водню в даних умовах.

5. Стрес, індукований 0,5 мМ Н₂О₂ в умовах голодування, призводить до збільшення вмісту карбонільних груп білків і зниження активності глутатіонредуктази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, ізоцитратдегідрогенази в 1,4 рази в безкаталазного штаму YWT1, проте не впливає на ці показники та викликає зростання активності каталази в 1,5 рази в дикого штаму YPH250. Отже, за голодування каталаза запобігає окисленню клітинних білків за дії пероксиду водню.

6. Ступінь інгібування каталази 3-аміно-1,2,4-триазолом in vivo й in vitro залежить від концентрації інгібітора та часу інкубації. Пероксисомна форма каталази in vitro чутливіша до дії АМТ, ніж цитозольна. Зниження активності каталази S. cerevisiae YPH250, інкубованих з 10 мМ АМТ в 0,9% NaCl, на 65% супроводжується збільшенням активності глутатіонредуктази в 1,4 рази, що свідчить про індукцію компенсаторних механізмів.

Публікації автора:

1. Байляк М.М., Абрат О.Б., Семчишин Г.М., Лущак В.І. Виживання і антиоксидантний захист дріжджів Saccharomyces cerevisiae за умов голодування і оксидативного стресу // Укр. біохім. журн. – 2005. – Т. 77, № 4. – С. 97-102.

Дисертант здійснювала всі етапи моделювання умов голодування і оксидативного стресу, визначала всі показники, статистично обробила дані та брала участь у написанні рукопису статті.

2. Байляк М.М., Семчишин Г.М., Лущак В.І. Участь каталази та супероксиддисмутази у відповіді на дію пероксиду водню дріжджів Saccharomyces cerevisiae в експоненційній фазі росту // Укр. біохім. журн. – 2006. – Т. 78, № 2. – С. 79-85.

Планування, експериментальна частина роботи, а також статична обробка даних та написання рукопису статті здійснені дисертантом.

3. Байляк М.М., Семчишин Г.М., Лущак В.И. Влияние перекиси водорода на активность антиоксидантных ферментов Saccharomyces cerevisiae зависит от особенностей штаммов // Биохимия (Москва). – 2006. – Т. 71, № 9. – С. 1243-1252.

Дисертант запланувала роботу, здійснювала моделювання умов оксидативного стресу, визначала всі показники, статистично обробила дані та брала участь у написанні рукопису статті.

4. Bayliak М.М., Semchyshyn Н.M., Lushchak V.I. Possible accumulation of non-active molecules of catalase and superoxide dismutase in S. cerevisiae cells under hydrogen peroxide induced stress // Central European Journal of Biology. – 2007. – Vol. 2, N 3. – P. 326-336.

Дисертант запланувала роботу, здійснювала моделювання умов оксидативного стресу, визначала всі показники, статистично обробила дані.

5. Байляк М.М. Вивчення ролі каталаз в стійкості Saccharomyces cerevisiae до пероксиду водню в умовах голодування // VIII Міжнародна науково-практична конференція „Наука і освіта ’2005”. – Дніпропетровськ, 2005. – С. 67-69.

6. Абрат О.Б., Байляк М.М. Відповідь Saccharomyces cerevisiae на дію пероксиду водню в умовах голодування // Тези доп. Першої Міжнарод. конф. студ. і аспір. „Молодь і поступ біології”. – Львів: СПОЛОМ. – 2005. – С. 3.

7. Байляк М.М., Абрат О.Б. Активність ферментів в експоненційних культур безкаталазного штаму Saccharomyces cerevisiae за дії Н₂О₂ // Тези доп. Першої Міжнарод. конф. студ. і аспір. „Молодь і поступ біології”. – Львів: СПОЛОМ. – 2005. – С. 3.

8. Байляк М.М. Роль каталази в адаптації Saccharomyces cerevisiae до пероксиду водню в середині експоненційної фази росту // Матеріали ІХ Укр. біохім. з’їзду. – Т. 1. – Харків, 2006. – С. 98.

9. Bayliak М., Semchyshyn Н., Lushchak V. Possible accumulation of non-active molecules of catalase and superoxide dismutase in Saccharomyces cerevisiae under mild oxidative stress // 6^th Parnas conf. – Krakow (Poland): Acta Biochim. Polon. – Vol. 54, N2. – 2007. – P. 31.