Исследование Влияния Модификации Изотопного 2Н/1Н-Состава Среды На Прирост Биомассы и Дыхательную Активность Бактериальной Культуры SHEWANELLA ONEIDENSIS MR-1

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние модификации изотопного 1Н/2Н-состава среды на прирост биомассы и дыхательную активность бактериальной культуры Shewanella oneidensis MR-1, а также проведено экспериментальное исследование гипотезы изотопного резонанса Р.А. Зубарева. Оценку роста культур в среде инкубации проводили через измерение оптической плотности с помощью мультипланшетного фотометра Thermo Scientific Multiskan FC. Для определения оптической плотности использован фотометр Multiscan FC для ИФА-исследований в микропланшетах. Определение концентрации дейтерия в полученной среде было проведено на импульсном ЯМР-спектрометре JEOL JNM-ECA 400MHz. Группы с содержанием 2Н 150, 350 и 370 ppm показывают положительную динамику как по приросту биомассы, так и по выбросу СО2 (p < 0,05). При уровне 2Н в 200 ppm на всем протяжении эксперимента выбросы CO2 несколько меньше, чем во всех экспериментальных группах, за исключением измерения через 14 часов. Изменение естественного соотношения изотопов в некоторых структурных компонентах живых систем сопровождается модификацией некоторых механизмов биохимических реакций у биологических объектов, что обусловлено, например, компартментализацией, и в целом это может привести к более быстрой адаптации под воздействием различных стрессовых факторов. Полученные результаты можно объяснить наличием явления, известного как изотопный шок, который может быть реализован за счет формирования изотопного градиента, стимулирующего работу системы неспецифической защиты, приводящего к накоплению биологически активных защитных факторов в организме.

Об авторах

Н. Н Волченко

Кубанский Государственный Университет

Краснодар, Российская Федерация

А. А Самков

Кубанский Государственный Университет

Краснодар, Российская Федерация

А. А Худокормов

Кубанский Государственный Университет

Краснодар, Российская Федерация

А. А Талько

Кубанский Государственный Университет

Краснодар, Российская Федерация

В. В Малышко

Кубанский Государственный Медицинский Университет Министерства Здравоохранения Российской Федерации; Федеральный Исследовательский Центр Южный Научный Центр Российской Академии Наук

Краснодар, Российская Федерация; Ростов-на-Дону, Российская Федерация

Е. В Барышева

Кубанский Государственный Медицинский Университет Министерства Здравоохранения Российской Федерации

Краснодар, Российская Федерация

О. Н Устыменко

Марийский Государственный Университет

Йошкар-Ола, Российская Федерация

О. М Лясота

Федеральный Исследовательский Центр Южный Научный Центр Российской Академии Наук

Ростов-на-Дону, Российская Федерация

М. Г Барышев

Федеральный Исследовательский Центр Южный Научный Центр Российской Академии Наук; Всероссийский Научно-Исследовательский Институт итопатологии

Email: baryshev_mg@mail.ru
Ростов-на-Дону, Российская Федерация; Московская обл., Одинцовский р-н, пгт Большие Вязёмы, Российская Федерация

Список литературы

  1. Basov A., Fedulova L., Vasilevskaya E., Dzhimak S. 2019. Possible mechanisms of biological effects observed in living systems during 2H/1H isotope fractionation and deuterium interactions with other biogenic isotopes. Molecules. 24(22): 4101. doi: 10.3390/molecules24224101
  2. Syroeshkin A.V., Antipova N.V., Zlatska A.V., Zlatskiy I.A., Skylska M.D., Grebennikova T.V., Goncharuk V.V. 2018. The effect of the deuterium depleted water on the biological activity of the eukaryotic cells. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 50: 629–633. doi: 10.1016/j.jtemb.2018.05.004
  3. Lobyshev V.I. 2018. Biphasic response of biological objects on variation of low deuterium concentration in water. International Journal of High Dilution Research. 17(2): 12–13. doi: 10.51910/ijhdr.v17i2.929
  4. De Wit J.C., van der Straaten C.M., Mook W.G. 1980. Determination of the absolute hydrogen isotopic ratio of VSMOW and SLAP. Geostandards Newsletter. 4(1): 33–36. doi: 10.1111/j.1751-908X.1980.tb00270.x
  5. Zlatska A., Gordiienko I., Vasyliev R., Zubov D., Gubar O., Rodnichenko A., Syroeshkin A., Zlatskiy I. 2018. In vitro study of deuterium effect on biological properties of human cultured adipose-derived stem cells. Scientific World Journal. 2018: 5454367. doi: 10.1155/2018/5454367
  6. Dzhimak S.S., Svidlov A.A., Basov A.A., Baryshev M.G., Drobotenko M.I. 2018. The effect of single deuterium substitutions for protium in a DNA molecule on the occurrence of open states. Biophysics. 63(4): 497–500. doi: 10.1134/S0006350918040061
  7. Dzhimak S.S., Drobotenko M.I., Basov A.A., Svidlov A.A., Fedulova L.V., Lyasota O.M., Baryshev M.G. 2018. Mathematical modeling of open state in DNA molecule depending on the deuterium concentration in the surrounding liquid media at different values of hydrogen bond disruption energy. Doklady Biochemistry and Biophysics. 483: 359–362. doi: 10.1134/S1607672918060169
  8. Wang H., Zhu B., He Z., Fu H., Dai Z., Huang G., Li B., Qin D., Zhang X., Tian L., Fang W., Yang H. 2013. Deuterium-depleted water (DDW) inhibits the proliferation and migration of nasopharyngeal carcinoma cells in vitro. Biomedicine and Pharmacotherapy. 67: 489–496. doi: 10.1016/j.biopha.2013.02.001
  9. Boros L.G., D’Agostino D.P., Katz H.E., Roth J.P., Meuillet E.J., Somlyai G. 2016. Submolecular regulation of cell transformation by deuterium depleting water exchange reactions in the tricarboxylic acid substrate cycle. Medical Hypotheses. 87: 69–74. doi: 10.1016/j.mehy.2015.11.016
  10. Basov A.A., Kozin S.V., Bikov I.M., Popov K.A., Moiseev A.V., Elkina A.A., Dzhimak S.S. 2019. Changes in prooxidantantioxidant system indices in the blood and brain of rats with modelled acute hypoxia which consumed a deuterium-depleted drinking diet. Biology Bulletin. 46(6): 531–535. doi: 10.1134/S1062359019060049
  11. Kravtsov A.A., Kozin S.V., Elkina A.A., Shashkov D.I., Baryshev M.G., Vasilevskaya E.R., Fedulova L.V., Popov K.A., Malyshko V.V., Moiseev A.V. 2018. Effect of drinking ration with reduced deuterium content on brain tissue prooxidantantioxidant balance in rats with acute hypoxia model. Journal of Pharmacy and Nutrition Sciences. 8(2): 42–51. doi: 10.6000/1927-5951.2018.08.02.3
  12. Xie X., Zubarev R.A. 2014. Effects of low-level deuterium enrichment on bacterial growth. PLoS ONE. 9(7): e102071. doi: 10.1371/journal.pone.0102071
  13. Rodin S., Rebellato P., Lundin A., Zubarev R.A. 2018. Isotopic resonance at 370 ppm deuterium negatively affects kinetics of luciferin oxidation by luciferase. Scientific Reports. 8(1): 16249. doi: 10.1038/s41598-018-34704-0
  14. Dzhimak S.S., Basov A.A., Kopytov G.F., Kashaev D.V., Sokolov M.E., Artsybasheva O.M., Sharapov K.S., Baryshev M.G. 2015. Application of NMR spectroscopy to the determination of low concentrations of nonradioactive isotopes in liquid media. Russian Physics Journal. 58(7): 923–929. doi: 10.1007/s11182-015-0591-9
  15. What is MicroRespTM? URL: https://www.microresp.com (дата обращения: 15.03.2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Издательство «Наука», 2023