Изучение роли редокс-сигналинга в регуляции экспрессии митохондриальных и ядерных генов растений

Изучение роли редокс-сигналинга в регуляции экспрессии митохондриальных и ядерных генов растений

Автор: Гарник, Елена Юрьевна

Шифр специальности: 03.00.12

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2009

Место защиты: Иркутск

Количество страниц: 124 с. ил.

Артикул: 4567643

Автор: Гарник, Елена Юрьевна

Стоимость: 250 руб.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Генетический аппарат растительной клетки как совокупность ядерного, пластидного и митохондриального геномов
1.1.1. Краткая характеристика ядерного генома растений.
1.1.2. Краткая характеристика пластидного генома растений
1.1.3. Краткая харакгсристика митохондриального генома растений
1.1.4. Митохондриальные мутанты у растений.
1.1.4.1. Мутанты с нарушением роста и развития.
мутанты кукурузы.
мутанты арабидопсиса.
мутанты огурца.
I и мутанты ii vi
Другие митохондриальные мутанты с нарушениями роста и развития.
1.1.4.2. Мутанты с цитоплазматической мужской стерильностью,
обусловленной химерными митохондриальными последовательностями.
1.2. Взаимодействие трех генетических систем растительной клетки.
1.2.1. Общие принципы ядерного контроля экспрессии
генов растительных органелл.
1.2.1.1. Ядериый контроль над экспрессией пластидного генома.
1.2.1.2. Ядсрный контроль над экспрессией митохондриального генома.
1.2.2. Митохондриальнохлоропластные взаимодействия
1.2.3. Ретроградная регуляция ядерной экспрессии у растений
1.2.3.1. Редоксгомеостаз и редокссигналинг в растительной клетке.
1.2.3.2. Хлоропластноядерные взаимодействия.
Тетрапирролъные сигналы
Оксопипиновые сигиаш.
Сигналы, контролируемые фотосинтезом.
Сигналы, опосредуемые тиоредоксином
Пластидиый редоксстатус и метаболические сигналы
Сигналы, опосредуемые абсцизовой кислотой
1.2.3.3. Митохондриальноядерные взаимодействия
1.2.3.3.1. Ретроградные сигналы при программируемой клеточной смерти ПКС
13.2. Влияние митохондриальных мутаций на экспрессию ядерных генов.
1.2.3.3.3. Состояние митохондрий при стрессе как фактор регуляции
отдельных ядерных ГСЮВ
1.3. Передача митохондриальноядерных ретроградных сигналов у растений
1.3.1. Предполагаемые сигналы ретроградной регуляции.
1.3.1.1. АФК как ретроградный сигнал.
1.3.1.2. Уровень восстановленное ЭТЦ как ретроградный сигнал.
1.3.1.3. Степень поляризованности митохондриальной мембраны
как ретроградный сигнал
1.3.2. Дальнейшая передача ретроградного сигнала возможные компоненты
митохондриальноядерных ретроградных путей.
Тиоловые соединения и другие низкомолекулярные антиоксиданты.
Кальций
Оксид азота .5
Протеинкииазы и протеинфосфатазы.
Редоксрегулируемыс факторы транскрипции.
1.4. Итоги обзора литературы .
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Выращивание и обработка этиолированных проростков кукурузы
2.1.2. Выращивание суспензионных культур клеток арабидопсиса.
2.2. Методы исследования.
2.2.1.Выделение митохондрий из проростков кукурузы.
2.2.2. Выделение ДНК из растительного материала
2.2.3. Выделение РНК из растительного материала
2.2.4. Электрофоретическое разделение РНК в агарозном геле в нативных условиях
2.2.5. Синтез первой цепи кДНК.
2.2.6. Подбор праймеров, мечение и очистка зондов
2.2.7. Нозсрнгибридизация.
2.2.7.1. Электрофоретическое разделение РНК в агарозном геле
в денатурирующих условиях и перенос РНК на мембрану
2.2.7.2. Гибридизация мембраны с мечеными ДНКзондрами.
2.2.8. Дснситомстрия радиоавтографов.
2.2.9. Оценка уровня АФК флюоримстричсским методом.
2.2 Оценка жизнеспособности клеток суспензионной культуры по восстановлению 2,3,5трифенилтстразолий хлорида.
2.2 Статистическая обработка результатов.
2.2 Приготовление, использование и хранение маточных растворов.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Исследование экспрессии митохондриальных генов кукурузы
при ингибировании III дыхательного комплекса и альтернативной оксидазм
3.2. Исследование экспрессии митохондриальных генов арабидопсиса ii i при ингибировании III дыхательного комплекса антимицнном А
3.3. Исследование экспрессии ядерных генов арабидопсиса, кодирующих митохондриальные белки, при ингибировании различных участков митохондриальной ЭТЦ
3.3.1. Поиск генонкандидатов, экспрессия которых регулируется
редокссостянием ЭТЦ.
3.3.2. Оценка изменения экспрессии геновкандидатов при ингибировании III дыхательного комплекса антимицнном А.
3.3.3. Изучение механизмов регуляции экспрессии гена 2 при изменении
редокссостояния ЭТЦ.
3.3.3.1. Динамика изменения уровня транскриптов гена
при обработке суспензионной культуры клеток арабидопсиса аитимицииом А
3.3.3.2. Изучение изменений экспрессии гена при ингибировании I, III, IV
дыхательных комплексов.
3.3.3.3. Исследование природы сигнала, участвующего в ретроградной регуляции экспрессии гена с2Ь
3.3.3.3.1. Проверка гипотезы об участии АФК в регуляции экспрессии гена .
3.3.3.3.2. Изучение возможной роли трансмембранного потенциала
в регуляции экспрессии гена i
3.3.3.3.3. Роль редокссостояние убихинонового пула в регуляции экспрессии
гена
3.3.3.4. Исследование роли протеинкиназ и протеинфосфатаз в передаче ретроградного сигнала, участвующего в регуляции экспрессии гена
3.3.3.5. В ретроградной регуляции экспрессии генов 1И2 и аох1а арабидопсиса под действием антимицина А участвуют различные
сигнальные пути.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ЛОХ альтернативная оксидаза
АГФ аденозинтрифосфат
АФК активные формы кислорода
БСА бычий сывороточный альбумин
БТШ , i белки теплового шока
ГТФ гуанидинтрифосфат
ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота
МАПкиназы протеинкиназы, активируемые во время митоза
МАПКК киназа МАПкиназ
МАПКК.К. киназа киназ МАПкиназ
ИКС программируемая клеточная смерть
ПОЛ перекисное окисление липидов
ПЦР полимеразная цепная реакция
ПЭГ полиэтиленгликоль
РНК рибонуклеиновая кислота
СГК салицилгидроксамовая кислота
т.п.п. тысяча пар нуклеотидов
тРНК транспортная РНК
ТТХ 2,3,5трифенилтстразолийхлорид
УТФ уридин грифосфаг
ФС1 фотосистема I
ФСП фотосистема II
ЦМС цитоплазматическая мужская стерильность
ЦТК цикл три карбоновых кислот
ЭТЦ элсктронтранспортиая цепь
кальцийзависимые протеинкиназы
СТАВ цетилтриэтиламмонийбромид
I 2,5дибромо3метил6изопропилбензохинон
4дихлорфенил1,Гдиметилмочевина
ОТТ дитиотрейтол
экспрессируемые последовательности
зрифгорметоксикарбонилцианидфенилгидразон
i разновидность митохондриальных мутаций у огурца
ii i разновидность митохондриальных
мутаций у арабидопсиса
МпСОД марганецсодержащая суиероксиддисмутаза морфолинпропансульфокислота ацетилцистеин
I1 никотинамид адениннуклеотид, восстановленная форма никодинамид адениннуклеотид фосфат, восстановленная форма i разновидность митохондриальных мутаций кукурузы
V i разновидность митохондриальной мутации у томата
РТР ii ii роге, митохондриальная пора мегапроницаемости ТСМ 7i i ii фенотип гибридов кукурузы и теосинте, вариант проявления ядерноцитоплазмагической несовместимости
Актуальность


Современные подходы с использованием ДНКчипов позволяют в одном эксперименте выявлять тысячи генов, экспрессия которых изменяется в ответ на то или инос воздействие, однако не позволяют изучать механизмы регуляции конкретных генов. Последняя задача чребует кропотливой работы, направленной на выявление условий и компонентов цепи передачи сигнала в каждом конкретном случае. Цели и задачи. Целью настоящей работы было изучение механизмов регуляции экспрессии митохондриальных и ядерных генов растений при изменении редокссостояния митохондрий. Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые показана дифференциальная экспрессия митохондриальных генов кукурузы при ингибировании третьего комплекса митохондриальной ЭТЦ. Обнаружено, что изменение экспрессии генов, кодирующих компоненты дыхательных комплексов, происходит в этом случае в целом координировано, тогда как изменения экспрессии гена 3, кодирующего рибосомальный белок, не согласованы с изменениями генов компонентов дыхательных комплексов. Показано усиление экспрессии ядерного гена 2, кодирующего субъединицу митохондриального фермента глутаматдегидрогеназы арабидопсиса, при ингибировании третьего и четвертого дыхательных комплексов. Впервые исследован возможный механизм генерации и передачи ретроградного сигнала, приводящего к изменению экспрессии гена 2. Показано, что первичным сигналом служит редокссостояпие ЭТЦ предположительно редокссостояние убихинонового пула. Впервые показано, что участие серинтреониновых протеинкиназ необходимо для передачи данного сигнала в ядро. Показано, что путь передачи ретроградного сигнала, используемый для регуляции гена 2, не идентичен пути, используемому для регуляции гена x. Научная и практическая ценность работы. Работа посвящена изучению механизмов митохондриальноядерной рефляции растительных генов. Установлен факт ретроградной регуляции митохондриальных генов кукурузы в ответ на изменение редокссостояния митохондрий. Получены данные о первичных редокссигналах, генерируемых митохондриями, и путях передачи ретроградного сигнала для регуляции экспрессии гена 2 арабидопсиса. Показано, что пути ретроградной регуляции гена x и гена 2 неидентичны. Полученные данные расширяют представления о разнообразии механизмов митохондриальноядерной регуляции экспрессии генов растений и важны для понимания явлений, связанных с митохондриальноядерными взаимодействиями, в том числе цитоплазматической мужской стерильности у хозяйственно ценных видов растений. Апробация работы. Иркутск, , на III Международном симпозиуме i, i i i iv 9 i, i, i i i i , , , на II Всероссийской научнопрактической конференции Развитие физикохимической биологии и биотехнологии на современном этапе Иркутск, , на IV съезде Российского общества биохимиков и молекулярных биологов Новосибирск, , на Всероссийской научной конференции Устойчивость организмов к неблагоприятным факторам внешней среды Иркутск, . Публикации. Основные результаты диссертации изложены в печатных работах, в т. ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка цитированной литературы, включающего 4 работы отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 4 страницах, содержит рисунков и 5 таблиц. Автор выражает благодарность научному руководителю, д. Ю.М. Константинову за идейное руководство и ценные критические замечания. Автор сердечно благодарит старшего научного сотрудника лаборатории генетической инженерии к. В.И. Тарасенко за постоянное внимание к настоящей работе, методическую помощь, содержательные консультации и замечания при подготовке рукописи. Автор благодарит старшего научного сотрудника лаборатории генетической инженерии растений к. В.Н. Шмакова за предоставление и поддержание суспензионных культур клеток ii i, а также ведущего инженера группы физических методов Т. Е. Путилину за ценную методическую помощь при освоении флюориметрического метода определения АФК. Автор также благодарен коллективу лаборатории генетической инженерии растений за моральую поддержку и плодотворное обсуждение настоящей работы.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.197, запросов: 145