Регуляция H +-АТФазы плазматических мембран высших растений в условиях абиотического стресса : Роль белков 14-3-3

• Автор: Челышева, Вера Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил

Оглавление

Список сокращений .

Введение

Обзор литературы

1.1. Восприятие стресса растением

1.2. Холодовой стресс

1.2.1 Замораживание

1.2.2. Устойчивость к замерзанию

1.2.3. Внутриклеточные процессы в период закаливания

1.2.4. Гены, регулируемые низкой температурой .

1.2.5. Трансдукция сигнала холодового стресса .

1.3. Солевой стресс
1.3.1. Ионный гомеостаз при засолении .
1.3.1.1. Поступление ионов натрия в клетку .
1.3.1.2. Внутриклеточный транспорт ионов натрия механизмы приспособления к солевому стрессу у растений с разной солеустойчивостью
1.3.1.3. Поступление анионов хлора .
1.3.1.4. Роль Са2 в адаптации клетки к солевому стрессу .
1.3.2. Трансдукция сигнала солевого стресса .
1.4. НАТФаза плазматических мембран .
1.4.1. Функции НАТФазы
1.4.2. Структура молекулы НАТФазы .
1.4.3. Сконцевой домен ГАТФазы
1.4.4. Эволюция и изоформы
1.4.5. Механизм транспорта протонов .
1.4.6. АТФгидролазная активность .
1.4.6.1. Кинетика работы фермента
1.4.6.2. Стехиометрия
1.4.6.3. Сопряжение транспорта протонов с гидролизом АТФ .
1.4.7. Регуляция АТФазы .
1.4.7.1. Регуляция на уровне транскрипции
1.4.7.2. Посттрансляционная регуляция .
1.4.7.3. Фосфорилированиедефосфорилирование
1.4.7.4. Влияние фузикокцина
1.5. Белки 33
1.5.1. Изоформы белков 33 .
1.5.2. Структура молекулы и образование димера
1.5.3. Мотивы белковмишеней для связывания с 33
1.5.4. Функции 33 .
1.6. Участие белков 33 в регуляции НАТФазы плазматических мембран растений .
1.6.1. Формирование комплекса 33АТФаза .
1.6.2. Фосфорилированный мотив НАТФазы для связывания
с 33
1.6.3. Регуляция НАТФазы при абиотическом стрессе .
1.6.4. Цель и задачи работы .
Материалы и методы
2.1. Объект исследования .
2.2. Получение протопластов
2.3. Закисление среды инкубации
2.4. Создание абиотических стрессов
2.4.1. Холодовой
2.4.2. Осмотический стресс
2.4.3. Влияние пониженной температуры на рост суспензионных
культур .
2.5. Выделение плазматических мембран
2.6. Связывания мембран с 3Ндигидрофузикокцином
2.7. Измерение АТФгидролазной активности мембран
2.8. Вестерн блоттинг
2.9. Выделение РНК .
2 Синтез первой цепи кДНК
2 Очистка ПЦРфрагментов электрофорезом в агарозном геле .
2 Трансформация
2 Выделение плазмидной ДНК .
2 Определение нуклеотидной последовательности ДНК .
2 Измерение экспрессии генов 33 .
2 Нозернгибридизация .
2 Реактивы
2 Статистика
Результаты
3.1. чувствительность ФКСС .
3.2. Эффект холодового стресса
3.2.1. На протопластах .
3.2.2. На клетках
3.3. Эффект осмотического стресса .
3.4. Экспрессия генов белков 33 в условиях абиотического стресса
3.4.1. Изоформы белков 33 в сахарной свекле
3.4.2. Измерение экспрессии генов белков 33
Обсуждение
4.1. Регуляция Н4АТФазы под действием холодового стресса .
4.2. Регуляция НАТФазы в условиях осмотического стресса .
4.3. Изменение экспрессии белков 33 .
Заключение
Выводы
Список литературы


В последнее время было установлено, что с Сконцевым доменом АТФазы взаимодействует димер белков 33. Комплекс димера белков 33 с Сконцевым доменом НАТФазы в плазматических мембранах высших растений обладает уникальным свойством связывать с высокой специфичностью метаболит гриба i i . ФК. Аффинность и количество ФКсвязывающих сайтов не постоянны, а меняются при различных воздействиях на клетки растений, и можно полагать, что их количество и аффинность отражают степень взаимодействия между собой белков 33 и пА7Фазы. Поскольку НАТФаза плазмалеммы является ключевым ферментом для поддержания ионного гомеостаза в клетке, справедливо предположить, что она принимает непосредственное участие в адаптации клетки к стрессовым условиям. Белки 33 образуют комплекс с НГАТФазой, и, следовательно, должны изменять ее активность. В данной работе мы попытались выяснить, каким образом осуществляется регуляция НАТФазы при абиотическом стрессе, и какое участие в этом процессе принимают белки 33. Растения живут в постоянно меняющихся условиях внешней среды. Для адаптации к новым условиям они имеют специальную систему защиты от внешних воздействий, позволяющую им адекватно реагировать на изменения внешних факторов, как биотических соседство с другими растениями, влияние животных, поражение вредителями, патогенами, различного рода заболевания, так и абиотических вода, свет, температура, питание, состав воздуха и пр. Одним из основных факторов, замедляющих рост и развитие растений, является водный дефицит. Растения суши страдают от недостатка влаги не только вследствие засухи, но и под действием высоких концентраций солей и от низких температур. Стресс вызывает в растениях различные биохимические и физиологические реакции, направленные на восстановление нарушенного метаболизма и приспособление его к новым условиям жизни. В условиях недостатка влаги растения теряют воду, при этом в клетках падает тургор. Для его восстановления клетки растений накапливают ионы и нейтральные соединения сахара, бетаин, пролин, короткие полипептиды. При этом изменяются транспорт ионов и метаболитов, проницаемость и структура мембран, экспрессия ряда генов. Обнаружено много генов, экспрессия которых индуцируется в ответ на водный стресс. Продукты этих генов делятся на две группы Рис. Первую составляют белки, участвующие в движении воды через мембрану, ферменты синтеза осмолитов, белки, защищающие макромолекулы и мембраны антифризовые, РНКсвязывающие белки, шапероны, протеазы, ферменты детоксикации. Вторую группу составляют белки, участвующие в проведении стрессового сигнала факторы транскрипции, киназы, белки семейства 33 I . Под действием водного стресса в клетках накапливается абсцизовая кислота АБК. Предполагается, что АБК принимает самое непосредственное участие в активации стрессорных генов ii iii . Однако часть из них оказывается нечувствительной к действию АБК, поэтому можно говорить о существовании отличных друг от друга путей, ведущих от восприятия первичного сигнала о стрессе к экспрессии соответствующих генов. Водный стресс Рис. Восприятие сигнала формировании клеточного ответа. Водные каналы Факторы транскрипции Осмолиты Протеинкиназы МАРК. Протеиназы и пр. элемент, чувствительный к действию АБК элемент, чувствительный к засухе элемент, чувствительный к низким температурам ii iii . Предполагается, что существуют как минимум четыре независимых пути трансдукции стрессорного сигнала два АБКзависимых и два АБКнезависимых Рис. В первом случае АБК активирует взаимодействие специфических ДНКсвязывающих белков с , что вызывает экспрессию гена путь II. Во втором для экспрессии АБКиндуцируемых генов требуется дополнительный синтез белков факторов их транскрипции путь I. В одном из АБКнезависимых каскадов элемент промотора участвует в регуляции генов не только в ответ на засуху и соль, но и в ответ на Холодовой стресс путь III. И наконец, IV АБКнезавиг. ii iii .