Достижения кафедры

Общая информация

История кафедры

Новости

Сотрудники

НИЛ (НИР)

Достижения

Общая информация

История кафедры

Новости

Сотрудники

НИЛ (НИР)

Достижения

Достижения кафедры


Мелатонин и серотонин

Серотонин (5-гидрокситриптамин) и мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин) контролируют многие жизненно важные физиологические и биохимические процессы, протекающие в организме позвоночных. Проведенные на кафедре биохимии исследования позволили расширить существующие представления о метаболизме данных соединений и биологической активности их метаболитов [1–11]. На молекулярно-биологическом и биохимическом уровнях были изучены серотонин- и мелатонинэргические системы в коже млекопитающих [2, 4–11], открыты новые пути метаболизма нейрогормона мелатонина [1, 3]. Экспериментально доказано, что при физиологических условиях метаболизм мелатонина в митохондриях печени обеспечивается благодаря цитохром Р-450-опосредованным реакциям деметилирования и гидроксилирования. В митохондриях и микросомах печени крыс образуется шесть метаболитов мелатонина, четыре из которых идентифицированы как N-ацетилсеротонин, 2-гидроксимелатонин, 6-гидроксимелатонин и N1-ацетил-N2-формил-5-метоксикинурамин (АФМК). В метаболизм мелатонина в митохондриях печени крыс кроме CYP1A2 вовлечены дополнительно CYP3A и CYP2E1, в то время как CYP3A и CYP2C6 отвечают главным образом за метаболизм мелатонина в микросомах печени [1].

Установлено, что в условиях окислительного стресса мелатонин в митохондриях подвергается реакциям псевдопероксидазного окисления, катализируемым цитохромом с. Псевдопероксидазное окисление мелатонина цитохромом с до N1-ацетил-N2-формил-5-метоксикинурамина и N1-ацетил-5-метоксикинурамина проходит через последовательное образование в качестве основных интермедиатов 2-гидроксимелатонина и 2,3-дигидроксимелатонина [3].

Получены данные, подтверждающие высокую вероятность реакции псевдопероксидазного окисления мелатонина цитохромом с в условиях in vivo. АФМК и 2-гидроксимелатонин были обнаружены в эпифизе и митохондриях сердца крыс [3].

Установлено, что мелатонин и его метаболиты оказывают модулирующее действие на ферменты антиоксидантной защиты и комплексы дыхательной цепи митохондрий, препятствуют развитию перекисного окисления липидов и окислительному повреждению митохондриальных белков.

Изучена биотрансформация серотонина в коже грызунов (хомяков, мышей и крыс). Установлено, что серотонин может подвергаться реакциям ацетилирования и окислительного дезаминирования, катализируемым арилалкиламин N-ацетилтрансферазой и моноаминооксидазой соответственно [2, 11]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что кожа может активно участвовать в нейтрализации циркулирующего в крови серотонина в результате его включения в процессы биосинтеза мелатонина либо благодаря ферментативной деградации до биологически неактивных продуктов.

Обнаружено, что арилалкиламин N-ацетилтрансферазная активность варьирует в зависимости от вида животного, анатомической локализации анализируемого образца кожи, стадии роста волос и наличия патологии [2, 6, 8]. Очевидно, что метаболические превращения серотонина являются важным звеном целого ряда процессов, происходящих в коже как в естественных условиях, так и при различных заболеваниях.

Публикации
  • Slominski AT, Semak I, Fischer TW, Kim TK, Kleszczyński K, Hardeland R, Reiter RJ. Metabolism of melatonin in the skin: Why is it important? Exp Dermatol. 2017 Jul;26(7):563-568.
  • Slominski AT, Zmijewski MA, Semak I, Kim TK, Janjetovic Z, Slominski RM, Zmijewski JW. Melatonin, mitochondria, and the skin. Cell Mol Life Sci. 2017 Nov;74(21):3913-3925.
  • Slominski AT, Kleszczyński K, Semak I, Janjetovic Z, Zmijewski MA, Kim TK, Slominski RM, Reiter RJ, Fischer TW. Local Melatoninergic System as the Protector of Skin Integrity. Int J Mol Sci. 2014 Sep 30;15(10):17705-17732.
  • Semak I, Korik E, Antonova M, Wortsman J, Slominski A. Metabolism of melatonin by cytochrome P450s in rat liver mitochondria and microsomes. J Pineal Res. 2008; 45(4):515-523.
  • Fischer TW, Sweatman TW, Semak I, Sayre RM, Wortsman J, Slominski A. Constitutive and UV-induced metabolism of melatonin in keratinocytes and cell-free systems. FASEB J. 2006; 20(9):1564-1566
  • Semak I, Korik E, Naumova M, Wortsman J, Slominski A. A novel metabolic pathway of melatonin: oxidation by cytochrome C // Biochemistry-US, 2005. – Vol. 44 (26). – P. 9300-9307.
  • Slominski A, Fischer TW, Zmijewski MA, Wortsman J, Semak I, Zbytek B, Slominski RM, Tobin DJ. On the role of melatonin in skin physiology and pathology. Endocrine. 2005;27(2):137-148.
  • Semak I, Korik E, Naumova M, Wortsman J, Slominski A. Serotonin metabolism in rat skin: characterization by liquid chromatography – mass spectrometry // Arch Biochem Biophys, 2004. – Vol. 421. – P. 61-66.
  • Slominski A, Pisarchik A, Johansson O, Jing C, Semak I, Slugocki G, Wortsman J, Tryptophan hydroxylase (TPH) expression in human skin cells // Biochim Biophys Acta. 2003. Vol. 1639, 80-86.
  • Slominski A, Pisarchik A, Semak I, Sweatman T, Wortsman J. Characterization of the serotoninergic system in C57BL/6 mouse skin // Eur J Biochem. 2003. Vol. 270, 3335-3344.
  • Slominski A, Semak I, Pisarchik A, Sweatman T, Szczesniewski A, Wortsman J. Conversion of L-tryptophan to serotonin and melatonin in melanoma cells. FEBS Lett, 2002. Vol. 511. – P. 102-106.
  • Slominski A, Pisarchik A, Semak I, Sweatman T, Wortsman J, Szczesniewski A, Slugocki G, McNulty J, Kauser S, Tobin DJ. Serotoninergic and melatoninergic systems are fully expressed in human skin. FASEB J. 2002. - Vol. 16. – P. 896-898.
  • Slominski A, Pisarchik A, Semak I, Sweatman T, Szczesniewski A, Wortsman J. Serotoninergic system in hamster skin// J Invest Dermatol. 2002. Vol. 119, 934-942.
  • Тропникова Г.К., Корик Е.О., Антонова М.В., Семак И.В., Кульчицкий В.А. Влияние экзогенного мелатонина на содержание серотонина в мозге крыс и функциональную активность митохондрий печени // Весцi НАН Беларусi. Сер. мед. навук, 2007, №4, С. 55-60.
  • Семак И.В. Биохимия мелатонина // СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОХИМИИ. Витебск, Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2010, с.310-327.
  • Семак И.В., Курченко В.П., Шолух М.В. Биохимия биологически активных веществ // Вестн. БГУ. Сер. 2. Химия, биология, география. № 3/2011. 73-76.
  • Кузнецова Е.И., Семак И.В. Влияние мелатонина на повреждение ДНК активными формами кислорода и продуктами пероксидазного окисления бензидина // Весцi НАН Беларусi. Сер. Мед. навук. 2012. №4, с.81-84.
  • Кузнецова, Е. И. Влияние мелатонина и его производных на окислительное повреждение белков и липидов митохондрий печени крыс в условиях экспериментального окислительного стресса / Е. И. Кузнецова, И. В. Семак // Вестн. БГУ. Сер. 2. Химия, биология, география. – 2012. – № 2. – С. 43–46.
  • Кузнецова, Е.И. Влияние мелатонина и его метаболитов на механизмы окислительного повреждения митохондрий при экспериментальном холестазе / Е. И. Кузнецова, Ю. Г. Дегтярев, И. В. Семак // Известия Нац. акад. наук Беларуси. Сер. мед. наук. – 2013. – № 3. – C. 55–61.
  • Кузнецова, Е.И. Влияние мелатонина и его производных на набухание митохондрий печени крыс в условиях экспериментального окислительного стресса / Е. И. Кузнецова, И. В. Семак // Новости медико-биол. наук. – 2013. – Т. 8, № 4. – C. 117–121.
  • Лойчиц Д.В., Кузнецова Е.И., Романовская Т.В., Глушен С.В., Семак И.В. / Влияние мелатонина на мембранный потенциал митохондрий в условиях экспериментального окиcлительного стресса // Экологический вестник. – 2014. – № 2 (28). – С. 15–19.

Стероиды

Цитохром Р450scc (CYP11A1) митохондрий надпочечников играет ключевую роль в биосинтезе стероидных гормонов из холестерина в организме млекопитающих. В результате исследований, проведенных в рамках совместного с университетом Теннесси (США) научного проекта, обнаружены альтернативные каталитические активности цитохрома Р450scc [12–16,39]. Получены экспериментальные доказательства участия цитохрома Р450scc в метаболизме эргостерола, витамина Д2, а также витамина Д3 и его предшественника 7-дегидрохолестерола.

Установлено, что цитохром Р450scc митохондрий кожи и надпочечников разных видов млекопитающих катализирует реакции 22- и 20-гидроксилирования и реакцию расщепления связи С20–С22 с удалением боковой цепи 7-дегидрохолестерола: 7-дегидрохолестерол → 22(ОН)-7-дегидрохолестерол → 20,22(OH)2-7-дегидрохолестерол → 7-дегидропрегненолон. В свою очередь, 7-дегидропрегненолон подвергается дальнейшему метаболизму в эндоплазматическом ретикулуме с образованием 17(ОН)-7-дегидропрегненолона и 7-дегидропрогестерона в реакциях, катализируемых цитохромом Р450с17 и 3β-гидроксистероидегидрогеназой.

Установлено, что в реконструированной стероидгидроксилирующей системе, содержащей цитохром Р450scc, из эргостерола образуются 24-гидроксиэргостерол и 17,24-дигидроксиэргостерол, из витамина Д2 – 20-гидроксивитамин Д2 и 17,20-дигидроксивитамин Д2, а основным продуктом биотрансформации витамина Д3 является 20S-гидроксихолекальциферол, который затем метаболизируется в 20,22-дигидроксихолекальциферол и тригидроксикальциферол.


Флавоноиды

Получены новые данные об особенностях биотрансформации флавоноидов [17–19]. Установлено, что флавоноиды, имеющие свободную ОН-группу в положении 3, кетогруппу в положении 4 и двойную связь C2–C3 способны окисляться в реакциях пероксидазного типа, катализируемых лактопероксидазой и пероксидазой хрена. В свою очередь, продукты окисления могут неферментативно взаимодействовать с восстановленным глутатионом с образованием гидратированных моноглутатионовых коньюгатов [17, 18].

Показано, что глутатион S-трансферазы человека и крысы способны катализировать реакции коньюгации GSH с флавоноидами, имеющими в своей структуре ОН-группы в положениях 3, 5 и 7. Глутатион S-трансферазы катализируют образование моноглутатионовых коньюгатов кверцетина и галангина нескольких типов. Кроме гидратированных коньюгатов в обоих случаях наблюдается образование негидратированных форм коньюгата, что нехарактерно для продуктов пероксидазного окисления флавоноидов [17, 18].

Изучена окислительная модификация кверцетина различными гемопротеинами [19]. Установлено, что одним из продуктов окисления является димер кверцетина. Олигомерные продукты окисления кверцетина обнаружены в чешуе лука репчатого (Allium cepa L.).

Изучено влияние флавоноидов на активность моноаминоксидазы митохондрий мозга крыс [40].


Простаноиды

В сотрудничестве с лабораторией химии простагландинов Института биоорганической химии НАН Беларуси проведен анализ биохимических свойств и механизмов действия природных простагландинов и их синтетических аналогов с целью выявления перспективных соединений, пригодных для использования в качестве лекарственных препаратов для медицины и ветеринарии [20–26].

Проанализированы свыше 70 новых синтетических структур, среди которых выявлено 8 соединений, обладающих высокой цитопротекторной активностью на клеточных моделях повреждения клеток печени галогензамещенными углеводородами, 3 соединения простаноида с выраженной антигистаминной активностью. Установлена способность 5 простаноидов группы В подавлять рост опухолевых клеток (эпителиальная карцинома шейки матки) в культуре. Проведенный анализ биохимических механизмов наблюдаемых эффектов простаноидов позволил установить ряд соединений, которые могут снижать интенсивность свободно-радикальных процессов в клетке, регулировать активность цитохрома Р4502Е1, стабилизировать внутриклеточный кальциевый гомеостаз и оказывать рецептор-опосредованное действие на различные изоферменты аденилатциклазы. Показана способность некоторых простаноидов и природных простагландинов подавлять активирующее действие катехоламинов на нервные окончания, что свидетельствует о конкурентных взаимодействиях между простагландиновой и адренергической системами сигнальной трансдукции в нервной системе.


Лигноидные соединения

Исследованы лигноидные соединения расторопши пятнистой и льна масличного. Разработаны методические подходы их выделения и очистки, описаны некоторые физико-химические и биологические свойства.

Обнаружены различия в компонентном составе индивидуальных флаволигнанов в плодах расторопши пятнистой, выращенных в различных географических регионах Европы, что позволило выделить две хеморасы этого лекарственного растения – силибининовую и силидианиновую.

Установлен антипролиферативный эффект для секоизоларицирезинола и секоизоларицирезинол-4′,4′′-диацетата из семян льна масличного по отношению к опухолевым В-лимфобластоидным клеткам линии Raji [27–30].


Терпеноиды

Обнаружен ряд терпеноидных веществ, обладающих церкариецидным действием [31]. На их основе разработаны индивидуальные средства защиты от внедрения в кожу человека церкарий – водных личинок трематод семейства Schistosomatidae: Trichobilharzia szidati, Trichobilharzia franki и Bilharziella polonica.


Белки

Изучены механизмы агрегации и денатурации олигомерных белков – ведущих ферментов азотистого обмена. Показано, что оксидативный стресс инициирует агрегацию белков и препятствует их рефолдингу, что подтверждает участие простых неамилоидных белков в развитии болезни Альцгеймера и других конденсированных заболеваний. Работа проводилась в рамках проекта INTAS при сотрудничестве с учеными Франции, России, Швеции и Италии [32–34].

Выделены рекомбинантный человеческий лактоферрин из молока трансгенных коз, природный лактоферрин из козьего молока и лактоферрин из женского молока. Проведен сравнительный анализ физико-химических характеристик выделенных лактоферринов с помощью ферментативного дегликозилирования, пептидного картирования, электронного парамагнитного резонанса, дифференциальной сканирующей калориметрии, спектрофотометрии, электрофореза и иммунохимии. Получены экспериментальные доказательства идентичности основных физико-химических свойств и биологической активности лактоферрина из женского молока и рекомбинантного человеческого лактоферрина из молока трансгенных коз, полученных в Научно-практическом центре НАН Беларуси по животноводству в рамках научно-технической программы Союзного государства «БелРосТрансген» [35,36,41,42,43,44].

Публикации

Аналитическая биохимия

Разработаны методики количественного определения более 150 лекарственных соединений и их метаболитов в биоматериале с помощью высокоэффективной жидкостной хромато-масс-спектрометрии [37,45].

Разработаны методики контроля подлинности и качества алкоголь содержащей продукции [38].


Публикации

  • Semak I., Korik E., Antonova M. et al. // J. Pineal Res. 2008. Vol. 45. № 4. Р. 515.
  • Semak I., Korik E., Naumova M. et al. // Arch. Biochem. Biophys. 2004. Vol. 421. P. 61.
  • Semak I., Korik E, Naumova M. et al. // Biochemistry. 2005. Vol. 44. № 26. P. 9300.
  • Slominski A., Semak I., Pisarchik A. et al. // FEBS Lett. 2002. Vol. 511. P. 102.
  • Slominski A., Pisarchik A., Semak I. et al. // FASEB J. 2002. Vol. 16. P. 896.
  • Slominski A., Pisarchik A., Semak I. et al. // J. Invest. Dermatol. 2002. Vol. 119. Р. 934.
  • Slominski A., Pisarchik A., Johansson O., Semak I. et al. // Biochim. Biophys. Acta. 2003. Vol. 1639. Р. 80.
  • Slominski A., Pisarchik A., Semak I., Sweatman T., Wortsman J. // Eur J Biochem. 2003. Vol. 270. Р. 3335.
  • Slominski A., Fischer T.W., Zmijewski M.A., Semak I. et al. // Endocrine. 2005. Vol. 27. № 2. P. 137.
  • Fischer T.W., Sweatman T.W., Semak I. et al. // FASEB J. 2006. Vol. 20. № 9. P. 1564.
  • Семак И.В., Корик.Е.О., Наумова М.В. // Весцi НАН Беларусi. Сер. мед.-бiял. навук. 2004. № 4. С. 69.
  • Slominski A., Zjawiony J., Wortsman J., Semak I. et al. // Eur. J. Biochem. 2004. Vol. 271. № 21. P. 4178.
  • Slominski A., Semak I., Zjawiony J. et al. // FEBS J. 2005. Vol. 272. № 16. P. 4080.
  • Slominski A., Semak I., Zjawiony J. et al. // Chem. Biol. 2005. Vol. 12. № 8. P. 931.
  • Slominski A., Semak I., Wortsman J. et al. // FEBS J. 2006. Vol. 273. № 13. P. 2891.
  • Slominski A.T., Zmijewski M.A., Semak I.V. et al. // PLoS. 2009. Vol. 4. № 2. P. 4309.
  • Семак И.В., Корик Е.О., Наумова М. В., Сломински А. // Весцi НАН Беларусi. Сер. мед.-бiял. навук. 2003. № 4. С. 50.
  • Корик Е.О., Наумова М.В., Сломински А., Семак И.В. // Там же. 2003. № 4. C. 62.
  • Cherviakovsky E.M., Bolibrukh D.A., Baranovsky A.V. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. Vol. 342. P. 459.
  • Шолух М.В., Губич О.И., Королева Е.В. и др. // Весцi НАН Беларусі. Сер. хім. навук. 2004. № 2. C. 115.
  • Губич О.И., Королева Е.В., Чернихова Т.В., Шолух М.В. // Новости мед.-биол. наук. 2004. № 4. С. 64.
  • Губич О.И., Шолух М.В. // Биохимия. 2006. Т. 71. № 3. C. 293.
  • Hubich A.I., Zheldakova T.A., Chernikhova T.V. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. Vol. 341. P. 357.
  • Hubich A.I., Bondar A.Y., Kastsuik T.U. et al. // Hepatol. Res. 2007. Vol. 37. № 6. P. 416.
  • Sholukh M.V., Hubich A.I., Pashkovsky F.S., Lakhvich F.A. // Prostanoids and other lipid mediators. 2010. Vol. 93. P. 134.
  • Hubich A.I., Lakhvich F.A., Sholukh M.V. // Prostaglandins and Other lipid mediators. 2009. Vol. 89. P. 16.
  • Шутова А.Г., Спиридович Е.В., Гаранович И.М. и др. // Растительные ресурсы. 2011. Вып. 1. С. 72.
  • Стасевич О.В., Михаленок С.Г., В.П. Курченко. // Химия природ. соединений. 2009. № 1. С. 21.
  • Стасевич О.В., Михаленок С.Г., В.П. Курченко. // Хим.-фарм. журн. 2009. T. 43. № 7. С. 41.
  • Матвеев А.В., Коняева Е.И., Курченко В.П., Щекатихина А.С. // Эксперим. и клин. гаcтроэнтерология. 2011. № 2. С. 130.
  • Ризевский С.В., Курченко В.П. // Докл. НАН Беларуси. 2010. Т. 54. № 6. С. 72.
  • Golub N.V., Markossian K.A., Kasilovich N.V. et al. // Biophysical Chemistry. 2008. Vol. 135. P. 125.
  • Markossian K.A., Golub N.V., Kleymenov S.Yu. et al. // International J. of Biological Macromolecules. 2009. Vol. 44. Р. 441.
  • Golub N.V., Markossian K.A., Sholukh M.V. et al. // European Biophysics J. 2009. Vol. 38. P. 547.
  • Semak I., Budzevih A., Korik E. et al. // The Xth International Conference on Lactoferrin, Structure, Function and applications. 08-12 May, 2011. Mazatlan, Mexico. P-VI-6. P. 74.
  • Budzevich A., Semak I., Papkou M. et al. // The Xth International Conference on Lactoferrin, Structure, Function and applications, 08-12 May, 2011 – Mazatlan, Mexico. O-VI-2. P. 66.
  • Semak I.V., Alekseev N.A., Korik E.O. et al. // J. of Analytical Chem. 2011. Vol. 66. № 2. P. 194.
  • Курченко В.П., Урсул, О.Н. Власова Т.М. и др. // Вестник БГУ, Серия 2. 2009. № 3. С. 46.
  • Slominski AT, Kim TK, Shehabi HZ, Semak I, Tang EK, Nguyen MN, Benson HA, Korik E, Janjetovic Z, Chen J, Yates CR, Postlethwaite A, Li W, Tuckey RC. // FASEB J. 2012;26(9):3901-3915.
  • Bandaruk Y, Mukai R, Kawamura T, Nemoto H, Terao J. // J Agric Food Chem. 2012;60(41):10270-10277.
  • Лукашевич В.С., Будевич А.И., Кузнецова В.Н., Семак И.В., Малюшкова Е.В., Пыж А.Э., Новаковская С.А., Рудниченко Ю.А., Попков Н.А., Ивашкевич О.А., Залуцкий И.В. / Получение рекомбинантного лактоферрина человека из молока коз-продуцентов и его физиологические эффекты // Доклады НАН Беларуси, 2016 – Т.60. № 1. – С. 72-81.
  • Zakharova ET, Sokolov AV, Pavlichenko NN, Kostevich VA, Abdurasulova IN, Chechushkov AV, Voynova IV, Elizarova AY, Kolmakov NN, Bass MG, Semak IV, Budevich AI, Kozhin PM, Zenkov NK, Klimenko VM, Kirik OV, Korzhevskii DE, Menshchikova EB, Vasilyev VB. Erythropoietin and Nrf2: key factors in the neuroprotection provided by apo-lactoferrin. Biometals. 2018 May 10. doi: 10.1007/s10534-018-0111-9.
  • Zavatski S., Khinevich N., Girel K., Redko S., Kovalchuk N., Komissarov I., Lukashevich V., Semak I., Mamatkulov K., Vorobyeva M., Arzumanyan G., Bandarenka H. Surface Enhanced Raman Spectroscopy of Lactoferrin Adsorbed on Silvered Porous Silicon Covered with Graphene. Biosensors 2019, 9(1), 34; https://doi.org/10.3390/bios9010034.
  • Semak I, Budzevich A, Maliushkova E, Kuzniatsova V, Popkov N, Zalutsky I, Ivashkevich O. Development of dairy herd of transgenic goats as biofactory for large-scale production of biologically active recombinant human lactoferrin. Transgenic Res. 2019 Aug 8. doi: 10.1007/s11248-019-00165-y.
  • Семак И.В., Климашевич В.Б., Малюшкова Е.В., Корик Е.О., Казючиц О.А., Жебентяев А.И. Разработка и валидация методики количественного определения ранолазина в сыворотке крови человека для фармакокинетических исследований / Вестник фармации. - 2020. - № 4 (90). - С. 40-54.

Лактоферрин

Меланины

Биофабрика белкового лекарства (Беларуская думка № 10, октябрь 2011. http://beldumka.belta.by)

My image

г. Минск, ул. Курчатова, 10
220030, Республика Беларусь
bsu@bsu.by

Главная Деканат Специальности Официальный сайт БГУ
Образовательный портал Электронная библиотека Фундаментальная библиотека Журнал Биологического факультета
Корпоративная почта Личный кабинет студента Личный кабинет сотрудника Логин

©2023 Биологический факультет БГУ