Độ tin cậy của màng vận chuyển electron và vai trò của các anion gốc oxy trong quá trình lão hóa: Điều chỉnh ngẫu nhiên chương trình di truyền

Biophysics - 2011
V. K. Koltover1
1Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russia

Tóm tắt

Độ tin cậy cao của hệ thống sinh học ở cấp độ tế bào, mô và toàn bộ sinh vật được đảm bảo bởi việc ngăn chặn các sự cố: sự đổi mới kịp thời của các yếu tố chức năng. Tồn tại các cấu trúc di truyền đặc biệt ở mức độ phân cấp cao hơn thực hiện chức năng giám sát bảo trì phòng ngừa (cấu trúc đảm bảo độ tin cậy, RAS). Trong cơ thể con người và động vật, những cấu trúc này được cho là nằm trong các nơ-ron đặc biệt của nhân suprachiasmatic thuộc vùng dưới đồi. Độ tin cậy hạn chế của các nano-reactor ti thể, tức là, các sự cố ngẫu nhiên của chuỗi vận chuyển electron, sản xuất các anion gốc oxy (gốc superoxide, O2·−), đóng vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa. Theo thời gian, các gốc O2·− khởi đầu việc tích tụ tổn thương không thể phục hồi cho RAS. Khi tổn thương này đạt đến mức ngưỡng, độ tin cậy của hệ thống sẽ giảm mạnh. Vì vậy, quá trình lão hóa là một hệ quả ngẫu nhiên của độ tin cậy hạn chế của các cấu trúc biomolecular. Cách tiếp cận độ tin cậy này cung cấp một giải thích thực tế cho dữ liệu về việc kéo dài tuổi thọ của động vật thí nghiệm với các chất chống oxy hóa, cũng như giải thích cho những tác động “hormetic” tương tự của bức xạ ion hóa ở liều thấp.

Từ khóa

#độ tin cậy #hệ thống sinh học #đảm bảo độ tin cậy #anion gốc oxy #lão hóa #chuỗi vận chuyển electron #khả năng tái tạo #tổn thương không thể phục hồi #chất chống oxy hóa

Tài liệu tham khảo

V. N. Anisimov, Molecular and Physiological Mechanisms of Aging, 2nd ed. (Nauka, St. Petersburg, 2008), Vol. 1, p. 481, Vol. 2, p. 434.

V. K. Koltover, Dokl. Akad. Nauk SSSR 256(1), 199 (1981) [Dokl. Biophys. (Engl. Transl.), 256 (1), 3 (1981)].

V. K. Koltover, Biofizika, 27(4), 614 (1982) [Biophysics-Moscow (Engl. Transl.), 27 (4), 635 (1982)].

V. K. Koltover, Usp. sovr. biol. 96, 85 (1983).

V. K. Koltover, in Reliability and Elementary Events of the Aging Processes of Biological Objects, Ed. by D. M. Grodzinsky et al. (Naukova Dumka, Kiev, 1986), pp. 38–52 [in Russian].

V. K. Koltover, Reliability of Electron-Transport Membranes and the Role of Oxygen Radical Anions in Aging, Doctoral Dissertation in Biology (Bogomolets Institute of Physiology, Akad. Nauk, Ukr.SSR, Kiev, 1987).

V. K. Koltover, in Free Radicals and Aging, Ed. by I. Emerit and B. Chance (Birkhauser, Basel, 1992), pp. 11–19.

V. K. Koltover, J. Theor. Biol. 184, 157 (1997).

V. K. Koltover, Z. S. Andrianova, and A. N. Ivanova, Izv. Ross. Akad. Nauk, Ser. Biol., No. 1, 121 (1993) [Rus. Biol. Bulletin (Engl. Transl.), 20 (1), 95 (1993)].

V. K. Koltover, Tekhnol. Zhivykh Sistem 1(1), 13 (2004).

I. Bazovsky, Reliability. Theory and Practice (Prentice-Hall International, London, 1961).

R. E. Barlow and F. Proshan, Statistical Theory of Reliability and Life Testing, probability Models (Holt, Rinehart and Winston, New York, 1975; Nauka, Moscow, 1985) [in Russian].

D. M. Grodzinsky, Models of Living Things and Botanical Bionics (Naukova Dumka, Kiev, 1966) [in Russian].

D. M. Grodzinsky, Reliability of Plant Systems (Naukova Dumka, Kiev, 1983) [in Russian].

D. M. Grodzinsky, V. P. Voitenko, Yu. A. Kutlakhmedov, and V. K. Kol’tover, Reliability and Aging of Biological Systems (Naukova Dumka, Kiev, 1987) [in Russian].

Systems of Cell Reliability, Ed. by D. M. Grodzinsky et al. (Naukova Dumka, Kiev, 1975) [in Russian].

Reliability of Cells and Tissues, Ed. by D. M. Grodzinsky et al. (Naukova Dumka, Kiev, 1980) [in Russian].

Reliability of Biological Systems, Ed. by D. M. Grodzinsky, Yu. A. Kutlakhmedov, and I. N. Gudkov (Naukova Dumka, Kiev, 1985) [in Russian].

Reliability and Elementary Events of the Aging Processes of Biological Objects, Ed. by D. M. Grodzinsky et al. (Naukova Dumka, Kiev, 1986) [in Russian].

Reliability and Homeostasis of Biological Systems, Ed. by D. M. Grodzinsky et al. (Naukova Dumka, Kiev, 1987) [in Russian].

A. Terman and U. T. Brunk, Exp. Gerontol. 39, 701 (2004).

B. L. Strehler, Time, Cells, and Aging (Academic Press, New York and London, 1962).

S. Imai, Biochim. Biophys. Acta. 170, 997 (2009).

V. K. Koltover, Probl. Upr., No. 4, 40 (2004).

S. E. Schiner, N. J. Linford, G. M. Martin et al., Science 308, 1909 (2005).

V. K. Koltover, E. N. Gorban’, and P. S. Maior, Dokl. Akad. Nauk SSSR 277, 497 (1984) [Dokl. Biophys. (Engl. Transl.), 277, 130 (1984)].

V. K. Koltover, Khim. Fiz. 15(1), 101 (1996) [Chem. Physics Reports 15 (1), 109 (1996)].

V. V. Frolkis, E. N. Gorban, and V. K. Koltover, AGE 13, 5 (1990).

G. A. Sacher, in Handbook of the Biology of Ageing, Ed. by C. E. Finch and L. Hayflick (Van Nostrand Reinhold, New York, 1977), pp. 582–638.

P. J. Neafsey, Mech. Ageing Dev. 51, 1, (1990).

V. K. Koltover, Toxicology and Industrial Health 25(4–5), 295 (2009).