Получение и оптимизация масс-спектрометрического определения персульфида глутатиона

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Персульфид глутатиона (GSSH) является важным метаболитом клетки, участвующим в редокс-регуляции, и потенциальным терапевтическим агентом. Вследствие нестабильности и отсутствия коммерческих стандартов GSSH, актуальной задачей является разработка методик его генерации in situ и количественного определения в различных тест-системах. В работе оптимизированы условия получения GSSH в реакции окисленного глутатиона с сульфидом натрия при флуоресцентном мониторинге высвобождающегося сероводорода. Для дериватизации генерируемых GSSH и восстановленного глутатиона (GSH) с образованием близких по величине количеств обоих производных реакцию проводили в присутствии избытка N-этилмалеимида. Описана методика определения GSSH по уровню GSH в модельной реакции методом ВЭЖХ-масс-спектрометрии в режиме мониторинга множественных реакций. Установлен вклад примеси GSH в растворе окисленного глутатиона в определяемое количество GSSH и предел обнаружения GSSH в реакционной смеси. Результаты представляют интерес для получения и масс-спектрометрического анализа биологически значимых персульфидов с использованием различных дериватизирующих агентов.

Об авторах

Р. А. Ишкаева

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: r.a.ishkaeva@gmail.com

Институт фундаментальной медицины и биологии; Научно-образовательный центр фармацевтики

Россия, ул. Кремлевская, 18, Казань, 420008

Л. В. Лопухов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: r.a.ishkaeva@gmail.com

Институт фундаментальной медицины и биологии

Россия, ул. Кремлевская, 18, Казань, 420008

И. С. Низамов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: r.a.ishkaeva@gmail.com

Химический институт им. А.М. Бутлерова

Россия, ул. Кремлевская, 18, Казань, 420008

Т. И. Абдуллин

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: r.a.ishkaeva@gmail.com

Институт фундаментальной медицины и биологии; Научно-образовательный центр фармацевтики

Россия, ул. Кремлевская, 18, Казань, 420008

Список литературы

  1. Калинина Е.В., Гаврилюк Л.А. Синтез глутатиона в опухолевых клетках // Биохимия. 2020. Т. 85. № 8. С. 1051. https://doi.org/10.31857/S0320972520080059 (Kalinina E.V., Gavriliuk L.A. Glutathione synthesis in cancer cells // Biochemistry (Moscow). 2020. V. 85. № 8. P. 895. https://doi.org/10.1134/S0006297920080052)
  2. Kalinina E., Novichkova M. Glutathione in protein redox modulation through S-glutathionylation and S-nitrosylation // Molecules. 2021. V. 26. № 2. Article 435. https://doi.org/10.3390/molecules26020435
  3. Noguchi N., Saito Y., Niki E. Actions of thiols, persulfides, and polysulfides as free radical scavenging antioxidants // Antioxid. Redox Signal. 2023. V. 39. № 10–12. P. 728. https://doi.org/10.1089/ars.2022.0191
  4. Benchoam D., Cuevasanta E., Möller M.N., Alvarez B. Hydrogen sulfide and persulfides oxidation by biologically relevant oxidizing species // Antioxidants. 2019. V. 8. № 2. Article 48. https://doi.org/10.3390/antiox8020048
  5. Iciek M., Bilska-Wilkosz A., Kozdrowicki M., Górny M. Reactive sulfur species and their significance in health and disease // Biosci. Rep. 2022. V. 42. № 9. Article BSR20221006. https://doi.org/10.1042/BSR20221006
  6. Vašková J., Kočan L., Vaško L., Perjési P. Glutathione-related enzymes and proteins: A review // Molecules. 2023. V. 28. № 3. Article 1447. https://doi.org/10.3390/molecules28031447
  7. Fukuto J.M., Hobbs A.J. A comparison of the chemical biology of hydropersulfides (RSSH) with other protective biological antioxidants and nucleophiles // Nitric Oxide. 2021. V. 107. P. 46. https://doi.org/10.1016/j.niox.2020.11.004
  8. Takata T., Jung M., Matsunaga T., Ida T., Morita M., Motohashi H., et al. Methods in sulfide and persulfide research // Nitric Oxide. 2021. V. 116. P. 47. https://doi.org/10.1016/j.niox.2021.09.002
  9. Zhou B., Xiao J.F., Tuli L., Ressom H.W. LC-MS-based metabolomics // Mol. BioSyst. 2012. V. 8. № 2. P. 470. https://doi.org/10.1039/C1MB05350G
  10. Ida T., Sawa T., Ihara H., Tsuchiya Y., Watanabe Y., Kumagai Y., et al. Reactive cysteine persulfides and S-polythiolation regulate oxidative stress and redox signaling // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.A. 2014. V. 111. № 21. P. 7606. https://doi.org/10.1073/pnas.1321232111
  11. Kasamatsu S., Owaki T., Komae S., Kinno A., Ida T., Akaike T., Ihara H. Untargeted polysulfide omics analysis of alternations in polysulfide production during the germination of broccoli sprouts // Redox Biol. 2023. V. 67. Article 102875. https://doi.org/10.1016/j.redox.2023.102875
  12. Sutton T.R., Minnion M., Barbarino F., Koster G., Fernandez B.O., Cumpstey A.F., et al. A robust and versatile mass spectrometry platform for comprehensive assessment of the thiol redox metabolome // Redox Biol. 2018. V. 16. P. 359. https://doi.org/10.1016/j.redox.2018.02.012
  13. Bailey T.S., Zakharov L.N., Pluth M.D. Understanding hydrogen sulfide storage: Probing conditions for sulfide release from hydrodisulfides // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. № 30. P. 10573. https://doi.org/10.1021/ja505371z
  14. Lin V.S., Lippert A.R., Chang C.J. Cell-trappable fluorescent probes for endogenous hydrogen sulfide signaling and imaging H2O2-dependent H2S production // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.A. 2013. V. 110. № 18. P. 7131. https://doi.org/10.1073/pnas.1302193110
  15. Sitdikova G.F., Fuchs R., Kainz V., Weiger T.M., Hermann A. Phosphorylation of BK channels modulates the sensitivity to hydrogen sulfide (H2S) // Front. Physiol. 2014. V. 5. Article 431. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00431
  16. Pan J., Carroll K.S. Persulfide reactivity in the detection of protein S-sulfhydration // ACS Chem. Biol. 2013. V. 8. № 6. P. 1110. https://doi.org/10.1021/cb4001052
  17. Benchoam D., Semelak J.A., Cuevasanta E., Mastrogiovanni M., Grassano J.S., Ferrer-Sueta G., et al. Acidity and nucleophilic reactivity of glutathione persulfide // J. Biol. Chem. 2020. V. 295. № 46. P. 15466. https://doi.org/10.1074/jbc.RA120.014728
  18. Francoleon N., Carrington S., Fukuto J. The reaction of H2S with oxidized thiols: Generation of persulfides and implications to H2S biology // Arch. Biochem. Biophys. 2011. V. 516. № 2. P. 146. https://doi.org/10.1016/j.abb.2011.09.015
  19. Sun X., Berger R.S., Heinrich P., Marchiq I., Pouyssegur J., Renner K., et al. Optimized protocol for the in situ derivatization of glutathione with N-ethylmaleimide in cultured cells and the simultaneous determination of glutathione/glutathione disulfide ratio by HPLC-UV-QTOF-MS // Metabolites. 2020. V. 10. № 7. Article 292. https://doi.org/10.3390/metabo10070292
  20. Thakur S.S., Balaram P. Fragmentation of peptide disulfides under conditions of negative ion mass spectrometry: Studies of oxidized glutathione and contryphan // J. Am. Sos. Mass Spectrom. 2008. V. 19. № 3. P. 358. https://doi.org/10.1016/j.jasms.2007.12.005
  21. Yu B., Yang X., Yuan Z., Wang B. Prodrugs of sulfide and persulfide species: Implications in their different pharmacological activities // Curr. Opin. Chem. Biol. 2023. V. 75. Article 102329. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2023.102329

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024