Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Роль железа в развитии окислительного стресса

Материалы по биологии и химии / Исследование системы гомеостаза железа и развития окислительного стресса методами математического моделирования / Роль железа в развитии окислительного стресса

Уникальная способность железа изменять своё состояние окисления и окислительно-восстановительный потенциал в ответ на смену состава окружающих лигандов делает этот металл необходимым почти всем живым существам. Железо легко вступает в одноэлектронные окислительно-восстановительные реакции, переходя при этом между Fe2+ и Fe3+ состояниями. Железосодержащие белки являются ключевыми компонентами многих биологических процессов, таких как энергетический обмен, транспорт кислорода, репликация и репарация ДНК, нейтрализация активных форм кислорода и многих других, катализируемых ферментами оксигеназами, пероксигеназами и.т.п. Однако те же самые химические свойства железа делают его опасным для организма. Даже малое количество “свободного” железа может катализировать образование высокотоксичных радикалов посредством цикла реакций Фентон/Хабер-Вейса. В присутствии перекиси водорода железо катализирует образование гидроксил радикалов (уравнение 1) - реакция Фентона. Далее окисленный металл может быть восстановлен супероксид радикалом (уравнение 2). Суммарная реакция называется реакцией Хабер-Вейса (уравнение 3). Она может происходить и в отсутствии переходных металлов, но присутствие железа значительно увеличивает скорость реакции [1]. Взаимодействие гидроксил радикала с компонентами клетки может приводить к окислению белков, липидов, липопротеинов, нуклеиновых кислот, углеводов.

Fe2+ + H2O2 à Fe3++ -OH + *OH (уравнение 1),

Fe3+ + O2*- à Fe2+ + O2 (уравнение 2),2O2 + O2*- à -OH + *OH + O2 (уравнение 3).

Так как “свободное” железо опасно, но в тоже время жизненно необходимо для организма, существует система, контролирующая его уровень. В нормальном состоянии доля железа, доступного для продукции свободных радикалов, составляет 3-5% от общего количества железа клетки. Эта часть также называется хелатируемым железом (chelatable iron) или лабильным пулом железа(labile iron pool). Лабильный пул железа содержит обе ионные формы железа (Fe2+ и Fe3+), связанные с низкой аффинностью с лигандами разной природы: цитратом, фосфатом, углеводами и карбоксилатами, нуклеотидами, нуклеозидами, полипептидами и фосфолипидами [2,3].