Mechanism of superoxide production by cytochrome studied by modifications of individual steps of electron transpory chain

Cytochrom jest białkiem łańcucha transportu elektronów. Jego działanie związane jest z budowaniem siły protonomotorycznej służącej do produkcji ATP. Oprócz reakcji katalitycznych (które konserwują energię), w pewnych warunkach mogą zachodzić reakcje uboczne, które prowadzą do dyssypacji energii. W reakcjach katalitycznych energia reakcji utleniania chinolu jest wykorzystywana do translokacji protonów w obrębie cytochromu . W tym przypadku, w miejscu katalitycznym Qo następuje rozdział dwóch elektronów dostarczanych przez chinol, które przepływają przez dwa odrębne łańcuchy kofaktorów. W reakcjach ubocznych, w konsekwencji może nastąpić utrata części energii z utleniania chinolu. Może być ona „rozproszona” na skutek częściowej lub całkowitej utraty funkcji translokacji protonów przez cytochrom . Są to reakcje, w których w miejscu katalitycznym Qo nie następuje wydajny rozdział elektronów na dwa łańcuchy kofaktorów. Jedną z reakcji ubocznych jest przekaz elektronu z semichinonu w miejscu Qo na tlen z wytworzeniem anionorodnika ponadtlenkowego. W wyniku tej reakcji oprócz spadku wydajności translokacji protonów, powstaje reaktywny rodnik, który może prowadzić do dużych uszkodzeń w komórce poprzez utlenianie różnych cząsteczek, takich jak lipidy i białka. Inną reakcją uboczną może być przekaz obydwu elektronów na jeden łańcuch kofaktorów (na łańcuch o wyższym potencjale redoks), co powoduje spadek wydajności fosforylacji oksydacyjnej. W pracy doktorskiej badane były zarówno reakcje katalityczne jak i reakcje uboczne. Praca doświadczalna nad poznaniem tych reakcji została wzbogacona pełnym teoretycznym modelem działania monomeru cytochromu . Model ten umożliwia poznanie działania cytochromu oraz przewidzenie zachowania się badanego układu w różnych warunkach stężenia substratów i produktów, jak i efektu kinetycznego łączenia mutacji w obrębie tego białka. W pracy doktorskiej został też opisany efekt inhibicji cytochromu przez jeden z substratów – chinol. Inhibicja ta jest połączona ze znacznym spadkiem aktywności białka po czasie rzędu kilkunastu – kilkudziesięciu sekund i z produkcją anionorodnika ponadtlenkowego. Efekty kinetyczne mutacji punktowych i produkcja wolnych rodników są czynnikami, które leżą u podstaw chorób mitochondrialnych. Niektóre mutacje pojawiające się w obrębie ludzkiego cytochromu b zostały przebadane w tej pracy doktorskiej. W oparciu o zdobytą wiedzę zaproponowano sposób w jaki mutacje te wpływają na funkcjonowanie białka.