Kinetics and mechanism of inhibition of horseradish peroxidase activity by N-phosphonomethyl-glycine

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The inhibition of horseradish peroxidase activity by N-phosphonomethyl-glycine, an active ingredient in the most extensively used glyphosate-based herbicide (Roundup) in agricultural applications worldwide, was investigated. It has been shown that N-phosphonomethyl-glycine inhibits the activity of peroxidase from horseradish roots. This inhibition is of a competitive nature, the value of Ki = 0.1004 mM. The Michaelis constant (Km = 0.1776 mM) and herbicide concentration (I50 of Roundup = 0.302 mM) were determined. The results demonstrate that N-phosphonomethyl-glycine can suppress the activity of the antioxidant system, and in warm-blooded organisms it may cause the accumulation of free radicals, thereby contributing to expanding knowledge of biological targets Roundup is applied to.

About the authors

L. V Avdeeva

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Moscow Region, Russia

Ya. V Vakhterova

Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

E. A Saratovskikh

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: easar@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow Region, Russia

References

  1. Л. А. Головлёва и З. И. Филькенштейн, Агрохимия, № 3, 105 (1984).
  2. С. А. Остроумов, Введение в биохимическую экологию (Изд-во МГУ, М., 1986).
  3. Г. В. Меренюк, А. С. Усатая, Е. Е. Емнова и др., Гигиена и санитария, № 5, 20 (1987).
  4. В. В. Курдюков, Последействие пестицидов на растительные и животные организмы (Колос, М., 1982).
  5. А. В. Яблоков, Ядовитая приправа. Проблемы применения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства (Мысль, М., 1990).
  6. И. В. Перминова, в сб. Биотехнология: состояние и перспективы развития, под ред. П. Д. Саркисова и М. П. Кирпичникова (ПИК Максима, М., 2003), с. 11.
  7. В. Н. Давидчик, О. В. Королёва, Е. В. Степанова и др., в сб. Биотехнология: состояние и перспективы развития, под ред. П. Д. Саркисова и М. П. Кирпичникова (Максима, М., 2003), с. 59.
  8. Л. А. Юданова, Пестициды в окружающей среде (ГПНТБ СО АН СССР, Новосибирск, 1989).
  9. Ch. M. Benbrook, Environ. Sci. Eur., 28 (1), 3 (2016).
  10. Е. М. Кузнецова и В. Д. Чмиль, Современные проблемы токсикологии, № 1, 87 (2010).
  11. Д. Грин и Р. Гольдбергер, Молекулярные аспекты жизни (Мир, М., 1968).
  12. V. Tzin, G. Galili, and A. Aharoni, In eLS (John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2012). doi: 10.1002/9780470015902.a0001315.pub2
  13. Saccharomyces Genome Database - S. cerevisiae Pathway: chorismate biosynthesis: https://pathway.yeastge-nome.org/YEAST/NEW-IMAGE?type=PATH-WAY&object=ALL-CHORISMATE-PWY-1. Дата обращения: 30.12.2022.
  14. Q. K. Huynh, G. M. Kishore, and G. S. Bild, J. Biol. Chem., 263 (2), 735 (1988).
  15. E. Schonbrunn, S. Eschenburg, W. A. Shuttleworth, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 1376 (2001).
  16. W. Du, N. G. Wallis, and D. J. Payne, J. Enzyme Inhib., 15 (6), 571 (2000).
  17. R. J. Ganson, R. A. Jensen., Arch. Biochem. Biophys., 260 (1), 85 (1988).
  18. N. E. De Long and A. C. Holloway, Diabetes Metab. Syndr. Obes., 10, 101 (2017).
  19. K. Z. Guyton, D. Loomis, Ya. Grosse, et al., Lancet, 16 (5), 490 (2015). doi: 10.1016/S1470- 2045(15)70134-8
  20. D. Cressey, Nature (2015). doi: 10.1038/nature.2015.17181
  21. IARC Monographs, V. 112: Evaluation of Five Organophosphate Insecticides and Herbicides (International Agency for Research on Cancer, World Health Organization, 20 March 2015).
  22. Е. А. Саратовских, М. В. Личина, Б. Л. Психа и др., Изв. АН СССР. Сер. хим., № 9, 1984 (1989).
  23. Е. А. Саратовских, Л. А. Коршунова, Р. И. Гвоздев и др., Изв. АН. Сер. хим., № 5, 1284 (2005).
  24. J. K. Chang and C. L. Fоу, Biосhеm. Physiol., 18 (2), 141 (1982).
  25. Н. Н. Мельников, Пестициды. Химия, технология и применение (Химия, М., 1987).
  26. Т. П. Позднякова, Методы выделения и очистки органических соединений (НТИ МГУДТ, Новосибирск, 2008).
  27. К. G. Paul, The Enzymes (Acad. Press, N-Y., 1963).
  28. Т. А. Большова, Г. Д. Брыкина, А. В. Гармаш и др., Основы аналитической химии (Акад., М., 2012).
  29. S. Ogawa, Y. Shira, and I. Morishima, Biochem. Biophys. Res.Commun., 90 (2), 674 (1979).
  30. М. Диксон и Э. Уэбб, Ферменты (Мир, М., 1982).
  31. Г. С. Захарова, И. В. Упоров и В. И. Тишков, Усп. биол. химии, 51, 37 (2011)
  32. О. С. Медведев, Комбикорма, 4, 61 (2017).
  33. Е. А. Саратовских, Изв. АН СССР. Сер. хим., № 10, 2327 (1989).
  34. Л. И. Мухортова, Ю. Т. Ефимов, И. В. Глушков и др., Химия и технология пероксида водорода (Чуваш. ун-т, Чебоксары, 2020).
  35. Г. Эйхгорн, Неорганическая биохимия (Мир, М., 1978).
  36. K. G. Welinder, L. B. Smillie, and G. R. Schonhaum, Canad. J. Biochem., 50 (1), 44 (1972).
  37. H. H. Угарова, О. В. Лебедева и А. П. Савицкий, Пероксидазный катализ и его применение (МГУ, М., 1981).
  38. А. П. Савицкий, H. H. Угарова и И. В. Березин, Биоорган. химия, 3 (9), 1242 (1977).
  39. R. K. DiNello and D. H. Dolphin, J. Biol. Chem., 56 (13), 6903 (1981).
  40. K. G. Welinder, Eur. J. Biochem., 151, 497 (1985).
  41. Т. Н. Аммосова, И. В. Упоров, М. Ю. Рубцова и др., Биохимия, 62 (4), 516 (1997).
  42. M. Gajhede, P. Osmark, F. M. Poulsen, et al., Nature Struct. Biol., 3, 1040 (1996).
  43. D. J. Schuller, N. Ban, R. B. van Huystee, et al., Structure, 4, 311 (1996).
  44. И. Г. Газарян, И. В. Упоров, Т. А. Чубарь и др., Биохимия, 63 (5), 708 (1998).
  45. N. N. Ugarova, G. D. Kutuzova, V. V. Rogozhin, et al., Bioch. Biophys. Acta, 790 (1), 22 (1984). doi: 10.1016/0167-4838(84)90327-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».