Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

АНТИВИТАМИННОЕ ДЕЙСТВИЕ ОЛИГОСАХАРИДА ПИЗАМИНА ИЗ ПРОРОСТКОВ ГОРОХА

Смашевский Н.Д.
В статье показано ингибирующее действие пизамина на рост дрожжей и рост междоузлий проростков гороха, как антивитамина пантотеновой кислоты. Пизамин не влияет на синтез витамина, по механизму действия подавляет ацетилирующую функцию КоА.
олигосахариды – пизамин – антивитамины – пантотеновая кислота – биотин – аспарагин – ацетил-КоА – Pisum sativum

В экстракте проростков гороха Pisum sativum l, был обнаружен ингибитор роста дрожжей saccharomyces cerevisiae, действие которого подавлялось добавлением к питательной среде витаминов пантотеновой кислоты и биотина. Вещество в экстракте было названо антивитамином по отношению к пантотеновой кислоте (ПК) и биотину (б), которое теряло биологическую активность при хранении [11]. Нами позже [4] был изолирован очищенный препарат ингибитора в сухом виде, сохраняющего биологическую активность неограниченное время. Этому веществу было дано условное название - пизамин [5], по химической природе, он был идентифицирован как фитоолигосахарид, состоящий из остатков моносахаридов: арабинозы (3,3%), рибозы (7,8%), ксилозы (11,3), маннозы (2,8%), галактозы (10,7%, глюкозы (36,4) и галактуроной кислоты (27,6%) [8].


В настоящее время биологически активные фитоолигосаха-риды известны как новые регуляторы роста с сигнальными функциями [10,14]. Пизамин является природным биологически активным олигоса-харидом, антивитаминное действие для которых нами установлено впервые, после идентификации пизамина [8]. Ранее было показано, что пизамин специфично подавляет рост дрожжей в основном, нуждающихся в экзогенной ПК[7 ].

В настоящей работе изучены специфичность и характер взаимодействия пизамина с ПК и б в тестовой культуре дрожжей Saccharomyces cerevisia и эндогенных пизамина и ПК в проростках гороха. Дрожжи выращивали на синтетической питательной среде (6), проростки гороха Pisum sativuv l. на свету во влажных опилках.

Таблица 1. Характер инактивации пизамина пантотеновой кислотой и биотином в культуре дрожжей s. cerevisiae

пизамин, мкг/мл

Сухой вес дрожжей, мкг/мл

*Пантотеновая кислота, мкг/мл

**биотин, ммкг/мл

0

0,05

0,5

5,0

0

0,1

0,2

0,4

0

12

329

515

540

87

338

397

515

4

11

343

485

535

83

277

315

445

6

11

308

510

505

38

203

277

354

8

16

244

365

358

35

186

163

267

10

6

179

180

187

23

66

104

112

*- на фоне б 0,1 ммкг/мл  **- на фоне ПК 0,05 мкг/мл

Как видим (табл.1) на среде без ПК в присутствии субоптимальной концентрации б, действие пизамина не проявлялось, тогда как на среде без б, в присутствии субоптимальной концентрации ПК, рост дрожжей снижался по мере повышения концентрации пизамина.

Таким образом, тормозящее действие пизамина проявляется только в присутствии ПК, т.е. подавляется стимулирующее действие ПК. Повышение концентрации в среде как ПК, так и б, соответственно снижало активность пизамина, усиливало рост дрожжей, но ПК была значительно эффективнее в его инактивации. По нашему мнению одно и то же вещество не может быть антивитамином двух разных витаминов. Это позволяет сделать вывод, что пизамин является антивитаминным фактором только ПК, а его связь с б опосредована через повышение стимулирующей активности биотином роста дрожжей в присутствии ПК. биотин, как известно, тесно связан во многих ключевых биохимических реакциях с ПК. биотин, соединяясь с КоА, участвует непосредственно в реакциях карбоксилирования ацетил-КоА и превращении его в малонил-КоА при синтезе жирных кислот (3), а также соединения б с КоА участвуют в образовании синтетаз АМФ, АДФ (12). Поэтому чувствительность пизамина к б наблюдается только в присутствии ПК. Подтверждением этому служат результаты изучения характера взаимодействия пизамина с сочетаниями разных концентраций ПК и б в присутствии аспарагина. (табл. 2). Нами было установлено специфичное усиление аcпарагином антагонизма между пизамином и ПK [9]. Ни одна из концентраций б без ПК, ни на среде с аспарагином, ни при его исключении, не снижала ингибирующего действия пизамина, и, практически, не стимулировала рост дрожжей без антивитамина, т.е. б не проявляет активности без ПК. Тогда как добавление в среду различных концентраций ПК без б с аспарагином резко стимулировало рост дрожжей и снижало подавляющую активность антивитамина, инактивация которого возрастала с повышением концентрации ПК.

Таблица 2. Влияние пантотеновой кислоты и биотина на антивитаминную активность замина в пи-культуре дрожжей s. cerevisiae

Содержание

Сухой вес дрожжей мкг/мл при содержании пизамина, мкг/мл

ПК мкг/мл

б ммкг/мл

0

1,25

2,5

0

1,25

2,5

Среда с аспарагином

Среда без аспарагина

0

0

0

0

0,001

0,01

6

10

20

2

4

2

1

1

2

16

23

11

10

19

8

3

19

3

0,05

0,5

0

0

305

887

22

535

5

23

62

350

32

324

2

295

0,05

0,05

0,001

0,01

85

105

10

 15

8

4

25

62

18

42

2

9

0,5

0,5

0,001

0,01

1259

1396

535

562

53

55

1000

1035

1047

1072

871

977

На среде без аспарагина стимулирующий эффект ПК значительно ниже, но инактивация пизамина более эффективна, что особенно заметно при концентрации ПК 0,5 мкг/мл.

В этом опыте надо отметить два важных феномена: с одной стороны, аспарагин резко повышает стимулирующий эффект ПК на рост дрожжей; с другой, его присутствие в среде резко повышает ингибирующее действие пизамина. То есть, аспарагин усиливает антагонизм между ПК и её антивитамином. Этот феномен особенно четко проявляется при оптимальной концентрации (0,5 мкг/мл) ПК, при которой действие биотина практически не проявляется ни в  одной из концентраций и рост дрожжей определяется только ПК. Интересен факт, что б при субоптимальном содержании ПК (0,05 мкг/мл) в обеих концентрациях, как с аспарагином, так и без него, даже снижал рост дрожжей, как бы снижая эффективность в стимулировании роста дрожжей низкими концентрациями ПК (0,05 мкг/мл). Те же дозы биотина в присутствии 0,5 мкг/ мл ПК способствуют резкой стимуляции роста дрожжей, особенно на среде с аспарагином, за счет повышения эффективности ПК, но совершено не влияют на активность антивитамина, которая зависела только от концентрации ПК, содержания аспарагина и антивитамина.

Таким образом, пизамин оказывает специфичное антивитаминное действие только в отношении пантотеновой кислоты и проявляет ингибирующее действие на рост дрожжей только в её присутствии, усиливаемое аспарагином.

Действие пизамина, как антивитаминного фактора, четко коррелирует и с его содержанием в междоузлиях проростков гороха, и содержанием в них активной формой пантотеновой кислоты.

Таблица 3. Влияние содержания эндогенного пизамина на дифференцированный рост междоузлий, и содержание в них различных форм пантотеновой кислоты, в проростках гороха

Междоузлие

Рост

междоузлий,

мм

Содержание пизамина,

мкг/г. сырого.веса

Содержание пантотеновой кислоты, мкг/г. сырого веса

общая

свободная

Связанная

Эпикотиль

10,3

66,6

4,46 ± 0,33

3,84 ± 0,22

0,62

2-е

4,7

55,67

4,58 ± 0,45

4,15 ± 0,24

0,43

3-е

17,7

10,99

3,72 ± 0,14

2,73 ± 0,58

0,99

4-е

37,3

5,80

4,24 ± 0,15

2,80 ± 0,17

1,06

5-е

64,0

4,70

4,24 ± 0,25

1,93 ± 0,17

1,96

Это четко видно из данных таблицы 3, где эпикотиль и 2-е междоузлие имеют наименьшую длину и наиболее высокое содержание пизамина. В этих междоузлиях содержится больше свободной, биологически не активной формы ПК, тогда как в интенсивно растущих, 3-м и последующих, где меньше пизамина, более высокое содержание связанной биологически активной ПК. В то же время общее содержание витамина совершенно одинаково во всех междоузлиях.

Таблица 4. Равноценность эквимолярных концентраций ПК и β-аланина в стимулировании роста дрожжей s. cerevisiae и инактиваци пизамина

Вариант

Сухой вес дрожжей мкг / мл

ПК

М

β-Аланин

М

0

9·106

0

9·106

Контроль

10

1178

10

1197

Пизамин 5 мкг/мл

0

565

0

602

Особенно четко специфичность антивитаминного действия пизамина к ПК показана при замене ПК β-аланином. β-аланин является предшественником в биосинтезе и составной частью витамина[1]. Дрожжи s. сerevisiae способны синтезировать ПК в присутствии β-аланина [12], так как способны к синтезу пантоевой кислоты, второго компонента ПК. Этот вывод подтверждается совершенно одинаковой эффективностью эквимолярных концентраций ПК и β-аланина как в стимулировании роста дрожжей s. cerevisiae, так и в инактивации антивитаминного действия пизамина (табл.4). Из этого следует, что антивитаминное действие пизамина не связано с подавлением синтеза ПК. Его действие обусловлено влиянием на процессы с участием уже готовой молекулы витамина, а так как биологические функции ПК проявляются только в связанной форме в составе кофермента ацетилирования (КоА) [2], то антивитаминное действие пизамина обусловлено, как было нами показано ранее [8], с подавлением ацетилирующей активости КоА.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Мейсель М.Н., Помощникова Н.А., Трофимова Н.П.// Биохимия.-1949. т.14. - № 4. - С. 361.
  2. Мойсеенок А.Г. Пантотеновая кислота (биохимия и применение витамина)/ Под редакцией Ю.М. Островского.- Минск. Наука и техника, 1980.- 269 с.
  3. Мойсеенок А.Г.Производные пантотеновой кислоты: Разработка новых витамиинных и фармакотерапевтических средств./ Под ред. В.И. Гунара, П.И. Лукиенко. - Минск.- «Наука и техника». - 1989. - 216 с.
  4. Смашевский Н.Д. //.Ученые записки биологические и химические науки) т. ХI.Хабаровск. - 1964. - С.79.
  5. Смашевский Н.Д.//Вопросы ботаники и физиологии растений. Хабаровский гос. пединститут. 1965.- С.3
  6. Смашевский Н.Д. //Прикл. биохим. и микробиология.-1967.- №3.- 1.- С.55
  7. Смашевский Н.Д. // Биологические науки. - 1970. - №12. - С.87
  8. Смашевский Н.Д.// Материалы Ix международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» 10-11 октября 2006. Издательский дом «Астраханский университет» 2006. С.213.
  9. Смашевский Н.Н. // Материалы международного симпозиума «Нетрадиционное растениеводство. Селекция. Охрана природы, Эниология. Экология и здоровье. 13-21 сентября 2008 года г. Алушта. С.531.
  10. Усов А.И. // Успехи химии. - 1993. - Т.62.- С.1119.
  11. Филиппов В.В. // Биохимия. - 1958, - т. 23, вып. 3. - С. 461
  12. Nielsen N., Hartelius V., Jhansen G. // Copt. rend. trav. Lab. Carsberg. сer.physiol. - 1944. - V. 24. №1/6. ─ С.39.
  13. Waite M., Wakil s. // J. Biol. Chem. - 1963.- v.238. - №1. P. 77
  14. York W.S. darwill, P.A. Albersheim. // Plant Physiol.- 1984.- v.75.- P. 295

Библиографическая ссылка

Смашевский Н.Д. АНТИВИТАМИННОЕ ДЕЙСТВИЕ ОЛИГОСАХАРИДА ПИЗАМИНА ИЗ ПРОРОСТКОВ ГОРОХА // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 3. – С. 24-27;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1886 (дата обращения: 20.06.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252