Роль пластидных сигналов в регуляции экспрессии ядерных генов стрессовых белков ELIP и HSP32 у проростков ячменя

• Автор: Погульская, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Краткая характеристика генома хлоропластов
1.1.1. Структура и функции хлоропластной ДНК (хпДНК)
1.1.2. Эндосимбиотическое происхождение хлоропластов
1.1.3. Перенос хлоропластных генов в ядро в процессе эволюции
1.2. Взаимодействие ядерных и хлоропластных геномов
1.3. Координация экспрессии генов и межорганелльная передача сигналов
1.3.1. Антероградные механизмы (передача сигналов от ядра к органеллам)
1.3.2. Координация экспрессии генов хлоропластов и митохондрий
1.3.3. Общая картина регуляции транскрипции ядерных генов белков хлоропластов
1.4. Ретроградные сигналы (передача сигналов от хлоропластов к ядру)
1.4.1. Роль синтеза белка в пластидах в экспрессии ряда ядерных генов
1.4.2. Влияние мутаций, вызывающих нарушения фотосинтеза или передачи пластидного сигнала, на экспрессию ядерных генов хлоропластов
1.4.3. Регуляция экспрессии ядерных генов редокс-состоянием фотосинтетической электрон-транспортной цепи
1.4.4. Регуляция транскрипции ядерных генов тетрапирролами
1.4.4.1. Сигнальная роль тетрапирролов у высших растений
1.4.4.2. Сигнальная роль тетрапирролов у зеленых водорослей
1.4.4.3. М£-протопорфирин IX и его монометиловый эфир как

регуляторы экспрессии ядерных генов
ф 1.4.4.4. Мишени тетрапиррольных сигналов
1.4.4.5. Транспорт тетрапирролов
1.5. Стрессовые белки хлоропластов
1.5.1. Белки светового стресса пластид ЕНр
1.5.2. Низкомолекулярные белки теплового стресса
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Растения и условия выращивания. Обработка растений
ингибиторами
2.2. Условия теплового и светового стрессов
Ф 2.3. Определение содержания порфиринов
2.4. Выделение РНК
2.4.1. Электрофорез в агарозном геле
2.5. Выделение геномной ДНК
2.6. Нозерн - гибридизация зондов, меченных [а- 32Р]с1ЛТР,
с тотальной РНК ячменя
2.7. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Сопряженная реакция обратной транскрипции и полимеразной цепной
реакции (ОТ-ПЦР)
2.8. Выделение пластид и фракционирование хлоропластов
2.9. Выделение суммарных белков клетки
Ф 2.10. Электрофорез и иммуноблоттинг
2.11. Пептидные карты, полученные с помощью ограниченного
протеолиза белков
2.12. Обработка хлоропластов трипсином
2.13. Измерение фотохимической активности ФСП
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние фотодеструкции хлоропластов на экспрессию ядерных генов стрессовых белков пластид. Обнаружение ^ экспрессии генов стрессовых белков на уровне мРНК
у ОТ- обработанных растений
3.2. Обнаружение экспрессии генов стрессовых белков на уровне белка у ^-обработанных растений
3.3. Влияние пластидных сигналов разных классов на регуляцию экспрессии ядерного гена пластидного белка ЕНр
3.3.1. Сигнальная роль интермедиатов биосинтеза тетрапирролов
3.3.2. Влияние синтеза белка в пластидах на экспрессию гена ЕНр
3.3.3. Регуляция экспрессии гена ЕНр редокс-состоянием фотосинтетической электрон-транспортной цепи
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
квантов м'2 с', снижается способность белков Elip включаться в тилакоидную мембрану (Kruse, Kloppstech, 1992). Предполагают, что это связано с увеличением пула свободных радикалов в ходе освещения изолированных тилакоидов. Гидроксильные радикалы и радикалы синглетного кислорода препятствуют включению Elip в тилакоидные мембраны in vitro. Вредное влияние активных форм кислорода можно частично снизить путем добавления в среду свободных радикалов, таких как пропилгаллат или селеп-ВХ-метионин (Adamska et al., 1993).
Накопление белков Elip в тилакоидных мембранах в условиях светового стресса происходит по светозависимому типу (Adamska et al., 1993; Potter, Kloppstech, 1993). После того как Elip встроился в тилакоидную мембрану, он мало подвергается кругообороту в условиях светового стресса (Adamska et al., 1993). Встраивание белка Elip, имеющего правильную конформацию, в мембрану не происходит в отсутствие хлорофилла. Добавление хлорофилла к этиопластам позволяет стабилизировать белки, причем стабилизация зависит от Chi а, но не от Chi b. Важную роль в процессах стабилизации белков Elip играют также каротиноиды. Эти результаты получены на мутантах ячменя с частично или полностью ингибированным биосинтезом хлорофилла. У таких мутантов ингибирование синтеза пигментов не влияет на накопление транскриптов Elip в условиях светового стресса.
В мутантах ячменя xantha-flO (Somerville, 1986), у которых полностью отсутствует хлорофилл, не накапливаются транскрипты генов Elip в условиях светового стресса. В мутантах xantha-135 (Somerville, 1986), у которых содержание хлорофилла составлет 30-50% от контроля (в зависимости от условий роста), накопление белков Elip такое же, как в растениях дикого типа. Показано, что у этих мутантов наблюдается также дефицит хлорофилл-связывающих белков Lhcbl и Lhcb2. Таким образом, можно предположить, что небольшие количества молекул хлорофилла необходимы для стабилизации структуры белков Elip.
Как известно, белки Elip стабильны в условиях светового стресса, однако быстро распадаются в ходе восстановления растений при нормальной интенсивности света (Adamska et al., 1993). Интересно, что протеолитическая активность, ответственная за деградацию, присутствует в тилакоидах уже в условиях светового стресса (Adamska et al., 1996). Кинетика деградации Elip зависит от интенсивности света. Этот процесс идет быстрее при освещении 40 мкмоль квантов м'2 с'1, чем при освещении 500 мкмоль квантов м'2 с'1 (Adamska et al., 1993). Протеолиз Elip в растениях гороха начинается через 30-60 мин после переноса растений из условий с