zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1860Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕSPECTROSCOPY IN BIOLOGY AND MEDICINEПрооксидантные сенсибилизирующие свойства пировинограднокислого натрияProoxidant Sensitizing Properties of Sodium PyruvateПлавскийВ. Ю.PlavskiiV. Y.

Минск

Minsk

v.plavskii@ifanbel.bas-net.byТретьяковаА. И.TretyakovaA. I.

Минск

Minsk

ПлавскаяЛ. Г.PlavskayaL. G.

Минск

Minsk

МикуличА. В.MikulichA. V.

Минск

Minsk

АнаничТ. С.AnanichT. S.

Минск

Minsk

ДудиноваО. Н.DudinovaO. N.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиB.I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202520052025923368377Copyright © Плавский В.Ю., Третьякова А.И., Плавская Л.Г., Микулич А.В., Ананич Т.С., Дудинова О.Н., 20252025Плавский В.Ю., Третьякова А.И., Плавская Л.Г., Микулич А.В., Ананич Т.С., Дудинова О.Н.Plavskii V.Y., Tretyakova A.I., Plavskaya L.G., Mikulich A.V., Ananich T.S., Dudinova O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1860

Показано, что пировинограднокислый натрий (пируват натрия), являющийся субстратом нескольких ферментов основных метаболических путей углеводов, наряду с хорошо известными антиоксидантными свойствами проявляет способность выступать в качестве фотосенсибилизатора при воздействии длинноволнового УФ-излучения λ = 325 нм, соответствующего его слабоинтенсивной n→π*-полосе поглощения. Сенсибилизирующие свойства пирувата исследованы в отношении фермента лактатдегидрогеназы (ЛДГ), субстратом которой он является. Показано, что к фотоинактивации фермента ведет сенсибилизированная пируватом фотодеструкция аминокислотных остатков триптофана и цистина. Фотохимический процесс ингибируется при внесении в облучаемую смесь ЛДГ-пируват тушителей свободных радикалов и антиоксидантных ферментов, а также при замене H2O на D2O и ускоряется при снижении концентрации растворенного кислорода. Сделан вывод об определяющей роли радикальных процессов (реакции типа I) в сенсибилизированной пируватом фотоинактивации ЛДГ.

Sodium pyruvate is an important biological compound that being a substrate for several enzymes of the main metabolic pathways of carbohydrates. It has been shown for the first time, that along with well-known antioxidant properties, sodium pyruvate exhibits the ability to act as a photosensitizer when exposed to longwave UV radiation of λ = 325 nm, corresponding to its low-intensity n→π* absorption band. The sensitizing properties of pyruvate have been studied in relation to the lactate dehydrogenase (LDH) enzyme, the substrate of which the pyruvate is. It has been shown that pyruvate-sensitized photodestruction of tryptophan and cystine amino acid residues leads to photoinactivation of the enzyme. The photochemical process is inhibited by adding free radical quenchers and antioxidant enzymes to the irradiated LDH-pyruvate mixture, as well as by replacing H2O with D2O; also, the process is accelerated by reducing the concentration of the dissolved oxygen. A conclusion has been made about the decisive role of radical processes (type I reactions) in pyruvate-sensitized photoinactivation of LDH.

пировинограднокислый натрийпируватфотосенсибилизаторлактатдегидрогеназалазерфотоинактивацияактивные формы кислородаsodium pyruvatephotosensitizerlactate dehydrogenaselaserphotoinactivationreactive oxygen speciesReferencesР. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот. Справочник биохимика, Москва, Мир (1991)Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот. Справочник биохимика, Москва, Мир (1991)G. Wang, C. Wei, X. Hong, Z. Fu, W. Huang. Green Chem., 22, N 20 (2020) 6819—6826G. Wang, C. Wei, X. Hong, Z. Fu, W. Huang. Green Chem., 22, N 20 (2020) 6819—6826A. Kładna, M. Marchlewicz, T. Piechowska, I. Kruk, H. Y. Aboul‐Enein. Lumin., 30, N 7 (2015) 1153—1158A. Kładna, M. Marchlewicz, T. Piechowska, I. Kruk, H. Y. Aboul‐Enein. Lumin., 30, N 7 (2015) 1153—1158C. Asmus, O. Mozziconacci, C. Schöneich. J. Phys. Chem. A, 119, N 6 (2015) 966—977C. Asmus, O. Mozziconacci, C. Schöneich. J. Phys. Chem. A, 119, N 6 (2015) 966—977A. R. Giandomenico, G. E. Cerniglia, J. E. Biaglow, C. W. Stevens, C. J. Koch. Free Radic. Biol. Med., 23, N 3 (1997) 426—434A. R. Giandomenico, G. E. Cerniglia, J. E. Biaglow, C. W. Stevens, C. J. Koch. Free Radic. Biol. Med., 23, N 3 (1997) 426—434P. Ramakrishnan, M. Maclean, S. J. MacGregor, J. G. Anderson, M. H. Grant. Toxic. in Vitro, 33 (2016) 54—62P. Ramakrishnan, M. Maclean, S. J. MacGregor, J. G. Anderson, M. H. Grant. Toxic. in Vitro, 33 (2016) 54—62M. Migliario, S. Tonello, V. Rocchetti, M. Rizzi, F. Renò. Lasers Med. Sci., 33, N 9 (2018) 1919—1924M. Migliario, S. Tonello, V. Rocchetti, M. Rizzi, F. Renò. Lasers Med. Sci., 33, N 9 (2018) 1919—1924В. Ю. Плавский, Л. Г. Плавская, О. Н. Дудинова, А. И. Третьякова, А. В. Микулич, А. Н. Собчук, Р. К. Нагорный, Т. С. Ананич, А. Д. Свечко, С. В. Якимчук, И. А. Леусенко. Журн. прикл. спектр., 90, № 2 (2023) 239—252 [V. Y. Plavskii, L. G. Plavskaya, O. N. Dudinova, A. I. Tretyakova, A.V. Mikulich, A. N. Sobchuk, R. K. Nahorny, T. S. Ananich, A. D. Svechko, S. V. Yakimchuk, I. A. Leusenko. J. Appl. Spectr., 90, N 2 (2023) 334—345]В. Ю. Плавский, Л. Г. Плавская, О. Н. Дудинова, А. И. Третьякова, А. В. Микулич, А. Н. Собчук, Р. К. Нагорный, Т. С. Ананич, А. Д. Свечко, С. В. Якимчук, И. А. Леусенко. Журн. прикл. спектр., 90, № 2 (2023) 239—252 [V. Y. Plavskii, L. G. Plavskaya, O. N. Dudinova, A. I. Tretyakova, A.V. Mikulich, A. N. Sobchuk, R. K. Nahorny, T. S. Ananich, A. D. Svechko, S. V. Yakimchuk, I. A. Leusenko. J. Appl. Spectr., 90, N 2 (2023) 334—345]V. Novohradsky, A. Rovira, C. Hally, A. Galindo, G. Vigueras, A. Gandioso, M. Svitelova, R. Bresolí-Obach, H. Kostrhunova, L. Markova, J. Kasparkova, S. Nonell, J. Ruiz, V. Brabec, V. Marchán. Angew. Chem. Int. Ed. Angl., 58, N 19 (2019) 6311—6315V. Novohradsky, A. Rovira, C. Hally, A. Galindo, G. Vigueras, A. Gandioso, M. Svitelova, R. Bresolí-Obach, H. Kostrhunova, L. Markova, J. Kasparkova, S. Nonell, J. Ruiz, V. Brabec, V. Marchán. Angew. Chem. Int. Ed. Angl., 58, N 19 (2019) 6311—6315V. Y. Plavskii, O. N. Dudinova, L. G. Plavskaya, A. I. Tretyakova, A. V. Mikulich, R. K. Nahorny, A. D. Svechko, T. S. Ananich, A. N. Sobchuk, S. V. Yakimchuk, I. A. Leusenka. J. Biomed. Res. Environ. Sci., 5, N 11 (2024) 1531—1555V. Y. Plavskii, O. N. Dudinova, L. G. Plavskaya, A. I. Tretyakova, A. V. Mikulich, R. K. Nahorny, A. D. Svechko, T. S. Ananich, A. N. Sobchuk, S. V. Yakimchuk, I. A. Leusenka. J. Biomed. Res. Environ. Sci., 5, N 11 (2024) 1531—1555I. Moserova, J. Kralova. PLoS One, 7, N 3 (2012) e32972I. Moserova, J. Kralova. PLoS One, 7, N 3 (2012) e32972А. А. Таболич, А. И. Третьякова, Л. Г. Плавская, Т. С. Ананич, Р. К. Нагорный, В. Ю. Плавский, Л. С. Ляшенко, Е. С. Воропай, А. П. Луговский. Журн. прикл. спектр., 91 № 3 (2024) 444—453 [A. A.Tabolich, A. I. Tretyakova, L. G. Plavskaya, T. S. Ananich, R. K. Nahorny, V. Y. Plavskii, L. S. Lyashenko, E. S. Voropay, A. P. Lugovski. J. Appl. Spectr., 91, N 3 (2024) 593—600]А. А. Таболич, А. И. Третьякова, Л. Г. Плавская, Т. С. Ананич, Р. К. Нагорный, В. Ю. Плавский, Л. С. Ляшенко, Е. С. Воропай, А. П. Луговский. Журн. прикл. спектр., 91 № 3 (2024) 444—453 [A. A.Tabolich, A. I. Tretyakova, L. G. Plavskaya, T. S. Ananich, R. K. Nahorny, V. Y. Plavskii, L. S. Lyashenko, E. S. Voropay, A. P. Lugovski. J. Appl. Spectr., 91, N 3 (2024) 593—600]J. I. Lee, Kim, D. H. Kang. Food Bioscience, 56 (2023) 103080J. I. Lee, Kim, D. H. Kang. Food Bioscience, 56 (2023) 103080L. M. Baltazar, A. E. Krausz, A. C. O. Souza, B. L. Adler, A. Landriscina, T. Musaev, A. J. Friedman. PloS One, 10, N 3 (2015) e0120179L. M. Baltazar, A. E. Krausz, A. C. O. Souza, B. L. Adler, A. Landriscina, T. Musaev, A. J. Friedman. PloS One, 10, N 3 (2015) e0120179J. A Blee, I. S. Roberts, T. A. Waigh. Phys. Biol., 17, N 3 (2020) 036001J. A Blee, I. S. Roberts, T. A. Waigh. Phys. Biol., 17, N 3 (2020) 036001J. I. Lee, S. S. Kim, D. H. Kang. Int. J. Food Microbiol., 373 (2022) 109704J. I. Lee, S. S. Kim, D. H. Kang. Int. J. Food Microbiol., 373 (2022) 109704V. Plavskii, A. Mikulich, N. Barulin, T. Ananich, L. Plavskaya, A. Tretyakova, I. Leusenka. Photochem Photobiol., 96 N 6 (2020) 1294—1313V. Plavskii, A. Mikulich, N. Barulin, T. Ananich, L. Plavskaya, A. Tretyakova, I. Leusenka. Photochem Photobiol., 96 N 6 (2020) 1294—1313V. Y. Plavskii, N. V. Barulin, A. V. Mikulich, A. I. Tretyakova, T. S. Ananich, L. G. Plavskaya, I. A. Leusenka, A. N. Sobchuk, V. A. Sysov, O. N. Dudinova, A. I. Vodchits, I. A. Khodasevich, V. A. Orlovich. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 216 (2021) 112112V. Y. Plavskii, N. V. Barulin, A. V. Mikulich, A. I. Tretyakova, T. S. Ananich, L. G. Plavskaya, I. A. Leusenka, A. N. Sobchuk, V. A. Sysov, O. N. Dudinova, A. I. Vodchits, I. A. Khodasevich, V. A. Orlovich. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 216 (2021) 112112C. Han, H. Yang, B. Li, Z. Wang. Biomed. Pharmacother., 126 (2020) 110082C. Han, H. Yang, B. Li, Z. Wang. Biomed. Pharmacother., 126 (2020) 110082S. K. Gupta, L. Awor, S. Rastogi, J. Prakash, Y. K. Gupta, S. D. Varma, T. Velpandian. Indian J. Physiol. Pharmacol., 42 (1998) 315—318S. K. Gupta, L. Awor, S. Rastogi, J. Prakash, Y. K. Gupta, S. D. Varma, T. Velpandian. Indian J. Physiol. Pharmacol., 42 (1998) 315—318C. N. Pace, F. Vajdos, L. Fee, G. Grimsley, T. Gray. Protein Sci., 4 (1995) 2411—2423C. N. Pace, F. Vajdos, L. Fee, G. Grimsley, T. Gray. Protein Sci., 4 (1995) 2411—2423Дж. Лакович. Основы флуоресцентной спектроскопии, Москва, Мир (1986)Дж. Лакович. Основы флуоресцентной спектроскопии, Москва, Мир (1986)S. Takeuchi, A. Maeda. J Biochem., 81, N 4 (1977) 971—976S. Takeuchi, A. Maeda. J Biochem., 81, N 4 (1977) 971—976S. V. Gudkov, V. I. Bruskov, M. E. Astashev, A. V Chernikov, L. S. Yaguzhinsky, S. D. Zakharov. J. Phys. Chem. B, 115, N 23 (2011) 7693—7698S. V. Gudkov, V. I. Bruskov, M. E. Astashev, A. V Chernikov, L. S. Yaguzhinsky, S. D. Zakharov. J. Phys. Chem. B, 115, N 23 (2011) 7693—7698В. А. Мостовников, Г. Р. Мостовникова, А. И. Жданович, В. Ю. Плавский, Е. Б. Килина, С. А. Третьяков, В. А. Самойлюкович. Журн. прикл. спектр., 49, № 2 (1988) 230—237 [V. A. Mostovnikov, G. R. Mostovnikova, A. I. Zhdanovich, V. Yu. Plavskii, E. B. Kilina, S. A. Tret’yakov, V. A. Samoilyukovich. J. Appl. Spectr., 49 (1988) 801—806]В. А. Мостовников, Г. Р. Мостовникова, А. И. Жданович, В. Ю. Плавский, Е. Б. Килина, С. А. Третьяков, В. А. Самойлюкович. Журн. прикл. спектр., 49, № 2 (1988) 230—237 [V. A. Mostovnikov, G. R. Mostovnikova, A. I. Zhdanovich, V. Yu. Plavskii, E. B. Kilina, S. A. Tret’yakov, V. A. Samoilyukovich. J. Appl. Spectr., 49 (1988) 801—806]В. А. Мостовников, Г. Р. Мостовникова, А. И. Жданович, В. Ю. Плавский, С. А. Третьяков. Журн. прикл. спектр., 49, № 5 (1988) 793—799 [V. A. Mostovnikov, G. R. Mostovnikova, A. I. Zhdanovich, V. Plavskii, S. A. Tret’yakov. J. Appl. Spectr., 49 (1988) 1160—1165]В. А. Мостовников, Г. Р. Мостовникова, А. И. Жданович, В. Ю. Плавский, С. А. Третьяков. Журн. прикл. спектр., 49, № 5 (1988) 793—799 [V. A. Mostovnikov, G. R. Mostovnikova, A. I. Zhdanovich, V. Plavskii, S. A. Tret’yakov. J. Appl. Spectr., 49 (1988) 1160—1165]S. A. Margolis, B. Coxon. Anal. Chem., 58, N 12 (1986) 2504—2510S. A. Margolis, B. Coxon. Anal. Chem., 58, N 12 (1986) 2504—2510J. Thøgersen, F. Madzharova, T. Weidner, F. Jensen. Nat. Commun., 15, N 1 (2024) 1978J. Thøgersen, F. Madzharova, T. Weidner, F. Jensen. Nat. Commun., 15, N 1 (2024) 1978C. J. Clarke, J. A. Gibbard, L. Hutton, J. R. R. Verlet, B. F. E. Curchod. Nat. Commun., 13, N 1 (2022) 937C. J. Clarke, J. A. Gibbard, L. Hutton, J. R. R. Verlet, B. F. E. Curchod. Nat. Commun., 13, N 1 (2022) 937M. I. Guzman, A. J. Colussi, M. R. Hoffmann. J. Phys. Chem. A, 110, N 10 (2006) 3619—3626M. I. Guzman, A. J. Colussi, M. R. Hoffmann. J. Phys. Chem. A, 110, N 10 (2006) 3619—3626И. И. Степуро, И. Б. Заводник. Журн. физ. химии, 62, № 11 (1988) 3038—3043И. И. Степуро, И. Б. Заводник. Журн. физ. химии, 62, № 11 (1988) 3038—3043R. S. Davidson, D. Goodwin, P. Fornier de Violet. Chem. Phys. Lett., 78, N 3 (1981) 471—474R. S. Davidson, D. Goodwin, P. Fornier de Violet. Chem. Phys. Lett., 78, N 3 (1981) 471—474E. C. Griffith, B. K. Carpenter, R. K. Shoemaker, V. Vaida. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110, N 29 (2013) 11714—11719E. C. Griffith, B. K. Carpenter, R. K. Shoemaker, V. Vaida. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110, N 29 (2013) 11714—11719И. И. Степуро, И. Б. Заводник, А. Г. Мороз, С. А. Маскевич, Ю. М. Островский, Г. А. Гачко, Л. Н. Кивач. Журн. физ. химии, 58, № 4 (1984) 929—932И. И. Степуро, И. Б. Заводник, А. Г. Мороз, С. А. Маскевич, Ю. М. Островский, Г. А. Гачко, Л. Н. Кивач. Журн. физ. химии, 58, № 4 (1984) 929—932С. В. Конев, И. Д. Волотовский. Фотобиология, Минск, БГУ (1979)С. В. Конев, И. Д. Волотовский. Фотобиология, Минск, БГУ (1979)И. И. Сапежинский. Биополимеры: кинетика радиационных и фотохимических превращений, Москва, Наука (1988)И. И. Сапежинский. Биополимеры: кинетика радиационных и фотохимических превращений, Москва, Наука (1988)P. T. Chou, A. U. Khan. Biochem. Biophys. Res. Commun., 115, N 3 (1983) 932—937P. T. Chou, A. U. Khan. Biochem. Biophys. Res. Commun., 115, N 3 (1983) 932—937M. Nishikimi. Biochem. Biophys. Res. Commun., 63, N 2 (1975) 463—468M. Nishikimi. Biochem. Biophys. Res. Commun., 63, N 2 (1975) 463—468R. S. Bodannes, P. C. Chan. FEBS Lett., 105, N 2 (1979) 195—196R. S. Bodannes, P. C. Chan. FEBS Lett., 105, N 2 (1979) 195—196

The authors declare that there are no conflicts of interest present.