Study of the effect of heavy metals ( Cd2 + , Hg2 + , Pb2 + ), on the activity of phospholipase A2 in the model of biological membranes.

Praca magisterska dotyczy zastosowania monowarstw Langmuira utworzonych przez fosfolipidy anionowe: kardiolipinę (TMCL) i fosfatydyloglicerol (DMPG) jako modeli błon komórek destruentów umożliwiających badanie aktywności fosfolipazy A2 oraz wpływu metali ciężkich na aktywność tego enzymu. W części literaturowej omówiono: znaczenie biocenoz destruentów w przyrodzie, wpływ skażenia środowiska metalami ciężkimi na te biocenozy, budowę błony komórkowej i jej zróżnicowanie wśród różnych grup destruentów oraz podstawowe metody modelowania błon i zjawisk w nich zachodzących ze szczególnym uwzględnieniem monowarstw Langmuira. Przeprowadzone badania wykazały, że enzym fosfolipaza A2 jest aktywny w zastosowanych układach modelowych i trawi badane monowarstwy Langmuira, przy czym hydroliza DMPG zachodzi całkowicie a TMCL częściowo, co wiąże się z rozpuszczalnością produktów hydrolizy. Spośród przebadanych metali ciężkich adsorpcję PLA2 do monowarstwy najbardziej spowalniały kationy Zn2+ i Pb2+, zaś szybkość hydrolizy najbardziej obniżały Zn2+ i Hg2+. W pracy wykazano również kluczową rolę kationów wapnia dla stabilizowania struktury modelowych membran, przedstawiono wyniki optymalizacji warunków eksperymentalnych oraz przedstawiono wyniki badań dotyczących mieszalności TMCL i produktów jej hydrolizy, wykazując, że lizolipid i kwas mirystynowy separują się w monowarstwie od domen TMCL.

The MA thesis regards the application of Langmuir monolayers formed by anionic phospholipids: cardiolipin (TMCL) and phosphatidylglycerol (DMPG) as models of decomposer cells membranes enabling the studies of phospholipase A2 (PLA2) activity and the influence of heavy metals on it. In the bibliographic part the following problems are covered: the importance of decomposer communities in the environment, effects of environmental pollution by heavy metals on these biocenoses, the structure of biomembrane and its diversity among decomposer organisms, methods of biomembrane modeling with special emphasis on Langmuir monolayers. The performed experiments indicated that PLA2 is active in the applied systems and digests the investigated Langmuir monolayers. DMPG is hydrolyzed completely, whereas TMCL partially, which is correlated with the water solubility of the hydrolysis products. Among the investigated heavy metals Zn2+ and Pb2+ most effectively disturbed the adsorption of PLA2 to the monolayers, whereas Zn2+ and Hg2+ most effectively reduced the hydrolysis rate. Other important subjects were also covered in the thesis: the crucial role of calcium cations in stabilization of the model membrane structures, optimization of the experimental conditions or the miscibility of cardiolipin and its hydrolysis products in the monolayer.