Химические и молекулярные механизмы антиоксидантов: экспериментальные подходы и модельные системы

Свободные радикалы, образующиеся из молекул кислорода, азота и серы в биологических системах, обладают высокой реакционной способностью из-за неспаренных электронов. Эти радикалы входят в группы молекул, называемых реактивными видами кислорода/азота (ROS/RNS), которые образуются в ходе клеточного метаболизма и функциональной активности и играют важные роли в клеточной сигнализации, апоптозе, экспрессии генов и транспортировке ионов. Однако избыток ROS атакует азотистые основания нуклеиновых кислот, боковые цепи аминокислот в белках и двойные связи в ненасыщенных жирных кислотах, вызывая оксидативный стресс, который может повреждать ДНК, РНК, белки и липиды и повышать риск сердечно-сосудистых заболеваний, рака, аутизма и других заболеваний. Внутриклеточные антиоксидантные ферменты и поступление пищевых антиоксидантов могут способствовать поддержанию адекватного антиоксидантного статуса организма. За последние десятилетия были разработаны новые молекулярные методы, культуры клеток и животные модели для изучения эффектов и механизмов действия антиоксидантов на ROS. Химические и молекулярные подходы использовались для изучения механизмов и кинетики антиоксидантов и для идентификации новых высокоэффективных антиоксидантов. Антиоксиданты могут снижать оксидативное повреждение непосредственно, реагируя со свободными радикалами, или опосредованно, подавляя активность или экспрессию ферментов, генерирующих свободные радикалы, либо усиливая активность или экспрессию внутриклеточных антиоксидантных ферментов. Новые химические и безклеточные биологические системы применяются для детального изучения молекулярного действия антиоксидантов. Обзор сосредоточен на исследовательских подходах, используемых для изучения оксидативного стресса и антиоксидантов в контексте пероксидации липидов, повреждения ДНК, модификации белков и активности ферментов с акцентом на химические и безклеточные биологические системы.