Молекулярная биология и физиология запрограммированной смерти дрожжей

• Автор: Северин, Федор Федорович
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 21 с. : 14 ил.

Работа выполнена в МаксПланк Институте клеточной биологии и генетики в г. Дрезден Германия и в отделе молекулярной энергетики микроорганизмов НИИ физикохимической биологии имени А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова

Научный консультант

академик РАН, доктор биологических наук,

профессор Скулачев Владимир Петрович

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, профессор Попов Василий Николаевич

доктор биологических наук Кушниров Виталий Владимирович

доктор биологических наук, профессор Виноградов Андрей Дмитриевич

Ведущая организации Государственный научноисследовательский институт

генетики и селекции промышленных микроорганизмов.

Защита состоится ноября г. в на заседании Совета Д 1.1. по защите докторских и кандидатских диссертаций при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу Москва, Ленинские горы, МГУ, НИИ физикохимической биологии имени А.Н. Белозерского, ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
Диссертация в виде научного доклада разослана октября г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук
И.А. Крашенинников.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Целью данного исследования было найти физиологический индуктор запрограммированной смерти дрожжевой клетки, а также исследовать механизм этого процесса, при этом наиболее детально роль митохондрий и активных форм кислорода. Проверка гипотезы о том, что половой феромон может индуцировать запрограммированную смерть дрожжевой клетки. Определение роли митохондрий в запрограммированной смерти дрожжей, вызванной избытком феромонов. Доказательство возможности мягкого разобщения с помощью липофильных катионов на интактных клетках дрожжей. Сравнительный анализ защитного и повреждающего действия активных форм кислорода при генотоксическом стрессе клеток дрожжей. Изучение взаимосвязи образования белковых агрегатов и дефектов в функционировании цпклосомм при индукции запрОраммированной смерти дрожжей. Научная новизна работы. В работе впервые исследованы механизм физиологической клеточной смерти дрожжей вызванный избытком полового феромона. Установлено, что гииерноляризация митохондрий играет ключевую роль в этом процессе, а именно инициирует генерацию активных форм кислорода АФК. Показано, что искусственное снижении мембранного потенциала митохондрий с помошыо разобщителей снижает эффективность индукции запрограммированной смерти дрожжей. На основе этого наблюдения разработана экспериментальная система для тестирования физиологического эффекта разобщителей. Произведен сравнительный анализ обычных разобщителей и проникающих катионов типа БкС. Впервые показано, что проникающие катионы оказывают селективный протонофорный эффект на внутреннюю мембрану митохондрий, и при этом разобщение является мягким, то есть его эффективность падает с падением потенциала на внутренней мембране. Обнаружено, что АФК, которые генерирует клетка при генотоксическом стрессе, могут быть как защитными при относительно небольшом повреждении, так и способствовать гибели клетки при относительно сильном стрессе. Показано, что накопление полиглутаминзависимых белковых агрегатов в дрожжевой клетке вызывает задержку клеточного цикла и частично активирует каскад запрограммированной смерти. Выживание клетки в этих условиях можно улучшить с помощью генетического нокаута ряда белковсубстратов циклосомы. Научнопрактическое значение работы. Проведенные исследования открывают физиологические закономерности принягия решения жизнь или смерть на уровне одноклеточного организма, а также характеризуют роль митохондрий и АФК в принятии и исполнении этого решения. Основные положения, выносимые на защиту. Избыток полового феромона индуцирует запрограммированную смерть дрожжей путем повышения концентрации кальция п клетке. Избыточный кальций вызываег гиперполяризацию митохондрий, что увеличивает генерацию активных форм кислорода и смерть клетки. Проникающие катионы обладают разобщающим действием и при этом менее токсичны при передозировке, чем анионные протонофоры. Активные формы кислорода являются защитными при слабом генотоксическом стрессе и повреждающими при относительно сильном стрессе. Причина токсичности белковой агрегации в дрожжевой модели полиглутаминзависимых заболеваний неспособность клетки расщеплять субстраты цнклосомы. Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на международной конференции Рецепция и внутриклеточная сигнализация Пущиио, , европейской биоэнергетической конференции ЕВЕС Москва , конференции Гордона Апоптоз , европейской конференции по клеточной смерти ЕСБО , , международной конференции по апоптозу дрожжей Майами, Лсвсн, Грац, , конференции американского общества клеточной биологии . Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в печатных работах включая 7 обзоров в журналах, рекомендованных ВАК. В последние десятилетия дрожжи стал популярным объектом для исследования запрограммированной клеточной смерти. Так, исследовалось появление маркеров апоптоза после жестких воздействий на дрожжевые клетки. Эти работы воспринимались с долей пессимизма исследователями апопотоза у высших организмов, которые считали этот феномен лабораторным артефактом. Действительно, не совсем очевиден биологический смысл самоубийства в ответ на перекись, уксусную кислоту или осмотический шок.