Молекулярные основы некоторых путей развития программируемой клеточной смерти при морфогенезе, стрессе и вирусной инфекции

• Автор: Замятнин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 03.01.03, 03.02.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 233 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Классификация типов ПКС у животных

Классификация типов ПКС у растений

Каспазы и их субстраты

Каспазо-подобные ферменты и их субстраты вне Metazoa

Стресс ЭПР и ответ на несвернутый белок (ОНБ)

Вирусная инфекция и стресс ЭПР

Заключение
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Метакаспаза растений mcII-Pa является аргинин/лизин-специфичной цистеиновой протеиназой
4.2. Протеолитическая активность метакаспазы растений шсП-Ра необходима для развития ПКС
4.3. Белок TSN является консервативным компонентом деградома растений и животных
4.4. Отдельные молекулярные пути развития ПКС являются неизменными у представителей различных царств живых организмов
4.5. Белок ТБГЗ направляет внутриклеточный и межклеточный транспорт вирусов, содержащих ТБГ
4.6. Мембранные белки ТБГЗ и цистеин богатый белок вызывают стресс ЭПР, приводящий к ПКС
4.7. Вирусы растений используют специальные механизмы для снижения уровня экспрессии своих белков, которые могут вызывать развитие ПКС
4.8. Разработка метода определения топологии мембранных белков in vivo

4.9. Заключение
5. ВЫВОДЫ
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Список сокращений
Благодарности
6. СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ
Программируемая клеточная смерть (ПКС) является особой формой гибели клетки, инициированной внутриклеточной программой. Разные формы ПКС встречаются практически у всех эукариотических организмов, включая одноклеточные. Апоптоз является одним из трех основных типов клеточной смерти, встречаемых у животных. В сравнении с двумя другими основными типами клеточной смерти у животных - аутофагией и регулируемым некрозом - процессы апоптоза к настоящему времени исследованы лучше всего как с биохимической, так и с морфологической точек зрения. Классический апоптоз сопровождается характерными морфологическими признаками: округлением погибающей клетки,
снижением клеточного объема, конденсацией хроматина, сегментацией ядра и очень небольшими ультраструктурными модификациями цитоплазматических органелл. Кроме того, наблюдается сморщивание плазматической мембраны, которая, однако не теряет непроницаемости до финальных стадий процесса клеточной смерти, а также разделение погибающей клетки на части, известные как апоптотические тельца. В конце процесса такие апоптотические тельца поглощаются фагоцитами и деградируют внутри них с помощью лизосом.
В отличие от животных у растений, как и у многих представителей других царств живых организмов, как минимум, по двум причинам по определению не может быть «классического» апоптоза: (i) из-за наличия плотной клеточной стенки, что делает невозможным образование апоптотических телец; (и) из-за отсутствия у растений клеток, способных к фагоцитозу (van Doom et al., 2011).
Интенсивные исследования ПКС в течении последних 30-ти лет выявили большое разнообразие в типах развития клеточной смерти, встречающихся даже у одного и того же организма. Многие из них описаны морфологически, в то время как данные об их биохимических механизмах

вакуолярной клеточной смерти являются: реорганизация цитоскелета, сопровождающаяся формированием актиновых филаментов, разборка ядерной оболочки, а, в отдельных случаях, фрагментация ядра. Другие клеточные органеллы, включая митохондрии и клеточную мембрану, обычно остаются интактными до момента разрыва тонопласта. Для определения вакуолярной клеточной смерти рекомендуется использовать комплекс методов, включающих электронную микроскопию, измерение активности протеиназ VPE (vacuolar processing enzymes) и мониторинг реорганизации цитоскелета (van Doom et al. ,2011).
Развитие вакуолярной клеточной смерти является длительным процессом, который может занимать несколько дней, прежде чем произойдет разрыв тонопласта и последующее «осветление» протопласта (Avci et al., 2008; Bethke et al, 1999; Bozhkov et al., 2005; van Doom and Woltering 2005). При завершении процесса клеточная стенка также может в значительной степени деградировать, например, при формировании аеренхимы, при образовании перфораций листовых пластин или при старении лепестков (Drew et al., 2000; Gunawardena, 2008; Rubinstein, 2000), а может оставаться интактной, например, при образовании ксилемы (Fukuda, 1996). Примеры вакуолярной клеточной смерти встречаются в процессе эмбриогенеза, морфогенеза органов и тканей растений, а также в ходе старения (van Doom et al., 2011).
Некротическая клеточная смерть у растений. Морфологическими характеристиками некроза у животных являются: увеличение клеточного объема, набухание органелл, ранний разрыв плазматической мембраны и потеря клеткой ее содержимого (Kroemer et al, 2009, Galluzzi et al., 2012). Смерть клеток растений, сочетающая подобные признаки, достаточно широко встречается и может быть индуцирована абиотическим стрессом или являться, реакцией на успешное распознавание патогена в процессе выработки гиперчувствительного ответа (van Doom et al., 2011). Похожая морфологическая картина также может наблюдаться у клеток растений,