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:
- Мейсель М.Н., Помощникова Н.А., Трофимова Н.П.// Биохимия.-1949. т.14. - № 4. - С. 361.
- Мойсеенок А.Г. Пантотеновая кислота (биохимия и применение витамина)/ Под редакцией Ю.М. Островского.- Минск. Наука и техника, 1980.- 269 с.
- 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.
- Смашевский Н.Д. //.Ученые записки биологические и химические науки) т. ХI.Хабаровск. - 1964. - С.79.
- Смашевский Н.Д.//Вопросы ботаники и физиологии растений. Хабаровский гос. пединститут. 1965.- С.3
- Смашевский Н.Д. //Прикл. биохим. и микробиология.-1967.- №3.- 1.- С.55
- Смашевский Н.Д. // Биологические науки. - 1970. - №12. - С.87
- 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.
- Смашевский Н.Н. // Материалы международного симпозиума «Нетрадиционное растениеводство. Селекция. Охрана природы, Эниология. Экология и здоровье. 13-21 сентября 2008 года г. Алушта. С.531.
- Усов А.И. // Успехи химии. - 1993. - Т.62.- С.1119.
- Филиппов В.В. // Биохимия. - 1958, - т. 23, вып. 3. - С. 461
- Nielsen N., Hartelius V., Jhansen G. // Copt. rend. trav. Lab. Carsberg. сer.physiol. - 1944. - V. 24. №1/6. ─ С.39.
- Waite M., Wakil s. // J. Biol. Chem. - 1963.- v.238. - №1. P. 77
- 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: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1886 (дата обращения: 17.08.2024).