1 Krzysztof Ptasiński Co. Ltd.Rola i funkcja antyoksydantów karotenoidowych w komórkach roślinnych i zwierzęcych. Krzysztof Ptasiński Co. Ltd.
2 Rośliny, a Energia SłonecznaKonwersja energii słonecznej i CO2 w energię biologicznie użyteczną Systemy odpowiedzialne za fotosyntezę stanowią poważne zagrożenie w przypadku gwałtownych zmian środowiskowych [↑ ilości docierającej Energii] S0+ hγ → 1S* (isc) → 3S 3S + DH → S٠-+ D٠ + H+ 3S + 3O2 → S0 + 1O2
3 Rośliny, a świat zwierzęcyTłuszczowe produkty pochodzenia roślinnego są zdolne do kontroli sygnalizacji międzykomórkowej i ekspresja genów [fitoestrogeny- flavonoidy służące do komunikacji z mikroflorą bakteryjną] Receptory hormonów sterydowych komórek ludzkich wywodzą się od receptorów bakteryjnych Ludzkie hormony sterydowe przypominają strukturalnie flavonoidy
4 Pigmenty, barwniki ochronneKaroteny [zeaksantyna i luteina] –ochrona fotosystemu przed stresem środowiskowym Obecna zarówno w świecie roślinnym jak i zwierzęcym Funkcja ochronna u Homo sapiens sapiens: ośrodki wzroku, funkcja immunologiczna, antykancerogenna, choroby serca
5 Zmiany środowiskowe [susza, zasolenie], a „samopoczucie” roślinAdaptacja do niekorzystnych warunków Droga do poprawy - inżynieria genetyczna Pożądane cechy: ↑ oporności na stres środowiskowy ↑ produktywności
6 Fotosynteza; ochrona przeciwutleniającaRównowaga pomiędzy efektywnym wyłapywaniem, a rozpraszaniem nadmiaru Energii Nadmiar Energii Słonecznej => multum zagrożeń [tlen singletowy, fotooksydacja] zarówno u roślin jak i zwierząt] Ochrona przez rozproszenie [jako energia cieplna] – wszystkie rośliny [ściółka także] Rozproszenie Energii ma miejsce w każdych warunkach: Lasy wiecznie zielone zimową porą, podczas suszy i trzęsień ziemi – „wirtualne” rozproszenie [zawieszeniu funkcji wzrostowych i fotosyntezy]
7
8 Karoteny Podobne strukturalnie izoprenoidy o symetrycznym łańcuchu węglowym (zwykle C40) najbardziej widoczne w owocach, kwiatach i warzywach (żółte, pomarańczowe, czerwone) scharakteryzowano 600 [znanych 700] likopen i b-karoten to najbardziej podstawowe, z nich wywodzą się inne (cyklizacja, oksydacja, hydrogenacja, dehydrogenacja) kluczowy dla właściwości fizykochemicznych jest układ sprzężonych wiązań podwójnych 6 głównych w pożywieniu; 14 w osoczu
9 Substancje pomocnicze w procesie rozproszenia EnergiiKsantofile Zaeksantyna - hydroksylacja β-karotenu; Luteina – hydroksylacja α-karotenu Rośliny z nadekspresją β-hydroksylazy => ↑ zaeksantyny => ↑ tolerancji na upał Rośliny z nadekspresją ε-cyklazy => ↑luteiny => ↑ rozproszenie energii
10 podział Węglowodorowe (b-karoten, likopen)utlenione - ksantofile (luteina, zeaksantyna) apokarotenoidy - poniżej 40 atomów węgla
11
12 Kontrola doboru substancji ochronnych
13 Light-harvesting protein - PsbSNieznany mechanizm.. Hipotezy: wykrywa nadmiar światła i „przełącza” konwersję absorbowanego światła podczas fotosyntezy na rozproszenie ↑ E => ↑ gradientu pH => ☺PsbS => strukturalne zmiany anten wychwytujących => rozproszenie E]
14 Protekcyjny mechanizm ksantofiliNieznany…..ale mnóstwo hipotez Przejmuje nadmiar E od chlorofili i rozprasza w postaci ciepła Wygasza wzbudzony, trypletowy chlorofil przez przeciwdziałanie przeniesienia E na tlen Rozproszenie E przeciwdziała przeniesieniu tworzeniu reaktywnych form tlenu Przeciwdziałają tworzeniu oksylipidów [programowa śmierć komórek] Przeciwdziała peroksydacji lipidów błony komórkowej
15 Garść reakcji: ROO٠ + CAR → ROO- + CAR٠- ROO٠ + CAR → ROOH + CAR٠(-H+)1O2*+CAR→[CAR ٠ ٠ ٠ ٠ 1O2]→CAR+O2+heat
16 Znaleziska Naukowców Wykryto: Produkty utlenienia luteinProdukty utlenienia likopenu Brak dowodów na utlenienie innych karotenoidów [β-karotenu (?)]
17 Anomalie Mutant [PsbS-] => Oksydacja lipidów w normiePodwójny mutant [zeaksantyna -, PsbS -] =>Wrażliwy na oksydację lipidów już w 200C =>↑ α/γ-tokoferolu Wniosek: preferowany mechanizm przeciwdziałania stresowi świetlnemu: rozproszenie energii na drodze cieplnej
18 Udział karotenidów i witaminy E w żywieniu i wpływ na organizmyPoprawiają jakość i atrakcyjność żywności Udział w zwalczaniu schorzeń nowotworowych Ochrona układów optycznych -luteina, zeaksantyna Nadekspresja zeaksantyny zwiększa produktywność [rośliny] Utrzymują równowagę oksydo-redukcyjną komórek [przeciwdziałanie proliferacji, procesom zapalnym, chorobom serca, cukrzycy, chorobom autoimmunizcyjnym i neurodegeneracyjnym] Udział w kontroli ekspresji genów
19 Co wiadomo o zeaksantynie i luteinie..Opóźniają przewlekłe choroby [age related maculopathy, ale za postęp retinal phototoicity odpowiadają lipofuscyny; katarakta (UV na aa Trp, Met, Cys); choroby serca] Skuteczne zmiatacze w. rodników i reduktory utlenionych związków Trwają badania próbujące powiązać funkcje kaotnoidów z witaminą E
20 Witamina E Właściwości antyutleniające Skuteczny zmiatacz w. rodnikówOddziaływnie z białkami sygnłowymi [inhibicja LOX (oksylipiny: kwas jasmonowy, leukotrieny); kinaza C] Tok. redukuje Fe (LOX) podobnie jak β-karoten
21 Podsumowanie Wszechstronne molekuły AntyoksydantyModulatory białek odpowiedzialnych za transdukcję sygnału Wpływ na płynność błon komórkowych Wpływ na ostrość widzenia [wiązania z retiną]
22 …jest jeszcze wiele do zrobienia…Dziękuję za uwagę.