Влияние субмикронных частиц оксидов металлов на продукцию пероксида водорода и активность окислительных ферментов Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано действие субмикронных частиц оксидов тяжелых металлов WO3, CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6, обладающих фотокаталитической активностью, на содержание пероксида водорода и активность экстрацеллюлярных оксидоредуктаз (каталаза, пероксидаза) в среде культивирования грибов Aspergillus niger и Penicillium chrysogenum. Введение в среду культивирования исследуемых соединений снижало содержание Н2О2 для обоих видов. Отмечено неоднозначное действие исследуемых соединений на активность экстрацеллюлярных каталазы и пероксидазы. В большинстве случаев данные соединения вызывали повышение активности исследуемых энзимов как в условиях действия света, так и в темноте. Достоверное снижение активности показано только для экзокаталаз обоих грибов под действием WO3 и под действием CsTeMoO6 у P. chrysogenum.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Аникина

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: undinaf@gmail.com
Россия, 603022 Нижний Новгород

Р. В. Барышков

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: romanbariskov1000@mail.ru
Россия, 603022 Нижний Новгород

А. Ю. Шишкин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: uandshi@yandex.ru
Россия, 603022 Нижний Новгород

О. Н. Смирнова

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: protectfun@mail.ru
Россия, 603022 Нижний Новгород

В. Ф. Смирнов

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: biodeg@mail.ru
Россия, 603022 Нижний Новгород

Список литературы

  1. Andrés C.M.C., Pérez de la Lastra J.M., Juan C.A. et al. Chemistry of hydrogen peroxide formation and elimination in mammalian cells, and its role in various pathologies. Stresses. 2022. V. 2. P. 256—274. https://doi.org/10.3390/stresses2030019
  2. Bhanvase B.A., Shende T.P., Sonawane S.H. A review on grapheme-TiO2 and doped grapheme-TiO2 nanocomposite photocatalyst for water and wastewater treatment. Environmental Technol. Reviews. 2017. V. 6. P. 1—14. https://doi.org/10.1080/21622515.2016.1264489
  3. Daou M., Faulds C.B. Glyoxal oxidases: their nature and properties. World J. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 33 (5). P. 87. https://doi.org/10.1007/s11274-017-2254-1
  4. Dawson P., Eliot W., John K. Reference biochemist. Mir, Moscow, 1991. (In Russ.)
  5. Dzambi I., Mangoyi R. The effects of Psidium guajava leaf extract on the production of cellulases and glucose oxidases by Aspergillus niger. GSC Advanced Res. Revs. 2020. V. 5. P. 118—122. https://doi.org/10.30574/gscarr.2020.5.2.0109
  6. Fukina D.G., Koryagin A.V., Koroleva A.V. et al. Photocatalytic properties of β-pyrochlore RbTe1.5W0.5O6 under visible-light irradiation. J. Solid State Chem. 2021. V. 300. P. 122235. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122235
  7. Fukina D.G., Koryagin A.V., Koroleva A.V. et al. The role of surface and electronic structure features of the CsTeMoO6 β-pyrochlore compound during the photooxidation dyes process. J. Solid State Chem. 2022a. V. 308. Art. 122235. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.122939
  8. Fukina D.G., Koryagin A.V., Volkova N.S. et al. Features of the electronic structure and photocatalytic properties under visible light irradiation for RbTe1.5W0.5O6 with β-pyrochlore structure. Solid State Sci. V. 126. 2022b. Art. 106858. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106858
  9. Gay C., Gebicki J.M. A critical evaluation of the effect of sorbitol on the ferric-xylenol orange hydroperoxide assay. Anal Biochem. 2000. V. 284 (2). P. 217—220. https://doi.org/10.1006/abio.2000.4696. PMID: 10964403
  10. Gunatillake P.A., Dandeniyage L.S., Adhikari R. et al. Advancements in the development of biostable polyurethanes. Polymer Revs. 2018. V. 59. P. 391—417. https://doi.org/10.1080/15583724.2018.1493694
  11. He L., Liu Y., Mustapha A. et al. Antifungal activity of zinc oxide nanoparticles against Botrytis cinerea and Penicillium expansum. Microbiol. Res. 2011. V. 166 (3). P. 207—215. http://dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003
  12. Hernández-Ortega A., Ferreira P., Martínez A.T. Fungal aryl-alcohol oxidase: a peroxide-producing flavoenzyme involved in lignin degradation. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2012. V. 93. P. 1395—1410. https://doi.org/10.1007/s00253-011-3836-8
  13. Ivanushkina N., Aleksanyan K., Rogovina S. et al. The use of mycelial fungi to test the fungal resistance of polymeric materials. Microorganisms. 2023. V. 11 (2). P. 251. https://doi.org/10.3390/microorganisms11020251
  14. Kathirvelu S., D’Souza L., Dhurai B. UV protection finishing of textiles using ZnO nanoparticles. Indian Journal of Fibre and Textile Research. 2009. V. 34. P. 267—273.
  15. Kobzar A.I. Applied mathematical statistics. Fizmatlit, Moscow, 2006. (In Russ.)
  16. Kutawa A.B., Ahmad K., Ali A. et al. Trends in nanotechnology and its potentialities to control plant pathogenic fungi: a review. Biology. 2021. V. 10 (9). Art. 881.https://doi.org/10.3390/biology10090881
  17. Li Y., Schellhorn H.E. Rapid kinetic microassay for catalase activity. J. Biomol.Tech. 2007. V. 18. P. 185—187.
  18. Liu Y., Huang J., Feng X. et al. Thermal-sprayed photocatalytic coatings for biocidal applications: a review. J. Therm. Spray Tech. 2021. N 30. P. 1—24. https://doi.org/10.1007/s11666-020-01118-2
  19. Makarov I.O., Klyuev D.A., Smirnov V.F. et al. Effect of low-frequency pulsed magnetic field and low-level laser radiation on oxidoreductase activity and growth of fungi — active destructors of polymer materials. Microbiology. 2019. P. 72—78. https://doi.org/ 10.1134/s0026261719010053
  20. Marin-Flores C.A., Rodríguez-Nava O., García-Hernández M. et al. Free-radical scavenging activity properties of ZnO sub-micron particles: size effect and kinetics. J. Materials Research and Technol. 2021. V. 13. P. 1665—1675. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.05.050
  21. Marinho H.S., Real C., Cyrne L. et al. Hydrogen peroxide sensing, signaling and regulation of transcription factors. Redox Biol. 2014. V. 2. P. 535—562. https://doi.org/10.1016/j.redox.2014.02.006
  22. Martínez-Ruiz A., Tovar-Castro L., Aguilar C. et al. Sucrose hydrolysis in a continuous packed-bed reactor with auto-immobilise Aspergillus niger biocatalyst obtained by solid-state fermentation. Appl. Biochem. Biotechnol. 2022. V. 194. P. 1327—1329. https://doi.org/10.1007/s12010-021-03737-z
  23. Meleshko A.A., Afinogenova A.G., Afinogenov G.E. et al. Аntibacterial inorganic agents: efficiency of using multicomponent systems. Infektsiya i immunitet. 2020. V. 10 (4). P. 639—654. (In Russ.) http://dx.doi.org/10.15789/2220-7619-AIA-1512
  24. Nagaraja P., Shivakumar A., Shrestha A.K. Development and evaluation of kinetic spectrophotometric assays for horseradish peroxidase by catalytic coupling of paraphenylenediamine and mequinol. Anal. Sci. 2009. V. 25. P. 1243—1248. https://doi.org/10.2116/analsci.25.1243
  25. Nevezhina A.V., Fadeeva T.V. Prospects for the creation of antimicrobial preparations based on copper and copper oxides nanoparticles. Acta Biomedica Scientifica. 2021. V. 6. P. 37—50. (In Russ.) https://doi.org/10.29413/ABS.2021-6.6-2.5
  26. Riduan S.N., Zhang Y. Recent advances of zinc-based antimicrobial materials. Chem. Asian J. 2021. V.16 (18). P. 2588—2595. https://doi.org/10.1002/asia.202100656
  27. Sirelkhatim A., Mahmud S., Seeni A. et al. Review on zinc oxide nanoparticles: antibacterial activity and toxicity mechanism. Nano-Micro Lett. 2015. V. 7. P. 219—242.https://doi.org/10.1007/s40820-015-0040-x
  28. Smirnov V.F., Glagoleva A.A., Mochalova A.E. et al. The influence of factors of a biological and physical nature on the biodegradation and physicochemical properties of composites based on polyvinyl chloride and natural polymers. Int. Polymer Sci. Technol. 2018. N 45. V. 6. P. 283—288. https://doi.org/10.1177/0307174X1804500608
  29. Smirnov V.F., Smirnova O.N., Shishkin A.Y. et al. Effect of light on the antifungal activity of submicron particles based on tungsten oxide. Nanotechnol. Russia. 2022. V. 17. P. 444—456. https://doi.org/10.1134/S263516762203017X
  30. Thabet S., Simonet F., Lemaire M. et al. Impact of photocatalysis on fungal cells: depiction of cellular and molecular effects on Saccharomyces cerevisiae. Appl. Environ. Microbiol. 2014. V. 80 (24). P. 7527—7535. https://doi.org/10.1128/AEM.02416-14
  31. Valenzuela L., Iglesias-Juez A., Bachiller-Baeza B. et al. Biocide mechanism of highly efficient and stable antimicrobial surfaces based on zinc oxide-reduced graphene oxide photocatalytic coatings. J. Mater. Chem. B. 2020. V. 8. P. 8294—8304. https://doi.org/10.1039/D0TB01428A
  32. Veignie E., Rafin C., Woisel P. et al. Preliminary evidence of the role of hydrogen peroxide in the degradation of benzo[a]pyrene by a non-white rot fungus Fusarium solani. Environ. Pollut. 2004. V. 129 (1). P. 1—4. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2003.11.007
  33. Veltri S., Palermo A.N., De Filpo G. et al. Subsurface treatment of TiO2 nanoparticles for limestone: prolonged surface photocatalytic biocidal activities. Building and Environment. 2019. V. 149. P. 655—661. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.10.038
  34. Vilchis-Landeros M.M., Matuz-Mares D., Vázquez-Meza H. Regulation of metabolic processes by hydrogen peroxide generated by NADPH oxidases. Processes. 2020. V. 8 (11). P. 1424. https://doi.org/10.3390/pr8111424
  35. Yamamoto O. Influence of particle size on the antibacterial activity of zinc oxide. Int. J. Inorg. Mater. 2001. V. 3 (7). P. 643—646. https://doi.org/10.1016/S1466-6049(01)00197-0
  36. Zakharova O.V., Gusev A.A. Photocatalytically active zinc oxide and titanium dioxide nanoparticles in clonal micropropagation of plants: prospects. Nanotechnologies in Russia. 2019. V. 14. P. 311—324. https://doi.org/10.1134/S1995078019040141
  37. Zhang J., Miao Y., Rahimi M.J. et al. Guttation capsules containing hydrogen peroxide: an evolutionarily conserved NADPH oxidase gains a role in wars between related fungi. Environ. microbiol. 2019. V. 21 (8). P. 2644—2658. https://doi.org/10.1111/1462-2920.14575
  38. Досон Р., Эллиот Д., Джонс К. (Dawson et al.) Справочник биохимика. М.: Мир, 1991. 464 с.
  39. Кобзарь А.И. (Kobzar) Прикладная математическая статистика. М.: Физматлит, 2006. 816 с.
  40. Мелешко А.А., Афиногенова А.Г., Афиногенов Г.Е. и др. (Meleshko et al.) Антибактериальные неорганические агенты: эффективность использования многокомпонентных систем // Инфекция и иммунитет. 2020. Т. 10. № 4. С. 639—654.
  41. Невежина А.В., Фадеева Т.В. (Nevezina, Fadeeva) Перспективы создания антимикробных препаратов на основе наночастиц меди и оксидов меди // Acta Biomedica Scientifica. 2021. Т. 6. С. 37—50.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Содержание гидроперекисей в среде культивирования Aspergillus niger (К) и при внесении в нее субмикронных частиц оксидов металлов WO3 (1), RbTe1.5W0.5O6 (2), CsTeMoO6 (3) в условиях воздействия света (C) и в условиях темноты (Т).

Скачать (71KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Содержание гидроперекисей в среде культивирования Penicillium chrysogenum (К) и при внесении в нее субмикронных частиц оксидов металлов WO3 (1), RbTe1.5W0.5O6 (2), CsTeMoO6 (3) в условиях воздействия света (C) и в условиях темноты (Т).

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Активность внеклеточной каталазы в культуральной жидкости Aspergillus niger (К) и при внесении в нее субмикронных частиц оксидов металлов WO3 (1), RbTe1.5W0.5O6 (2), CsTeMoO6 (3) в условиях воздействия света (C) и в условиях темноты (Т).

Скачать (88KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Активность внеклеточной каталазы в культуральной жидкости Penicillium chrysogenum (К) и при внесении в нее субмикронных частиц оксидов металлов WO3 (1), RbTe1.5W0.5O6 (2), CsTeMoO6 (3) в условиях воздействия света (C) и в условиях темноты (Т).

Скачать (68KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Активность внеклеточной пероксидазы в культуральной жидкости Aspergillus niger (К) и при внесении в нее субмикронных частиц оксидов металлов WO3 (1), RbTe1.5W0.5O6 (2), CsTeMoO6 (3) в условиях воздействия света (C) и в условиях темноты (Т).

Скачать (67KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Активность внеклеточной пероксидазы в культуральной жидкости Penicillium chrysogenum (К) и при внесении в нее субмикронных частиц оксидов металлов WO3 (1), RbTe1.5W0.5O6 (2), CsTeMoO6 (3) в условиях воздействия света (C) и в условиях темноты (Т).

Скачать (76KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024