Ферменты антиоксидантной системы культивируемых растительных клеток

• Автор: Кириллова, Надежда Васильевна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 439 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1 Л.Антиоксидантная система клеток, биологические функции .

1.2. Биотехнология культуры клеток растений .

1.3. Метаболизм белка в растениях

1.3.1. Синтез и обновление белков в растительных клетках

1.3.2. Модификация программы белкового метаболизма при температурном воздействии.

1.4. Гормоны растений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1.Объекты исследования и метод культивирования
растительных тканей 4а
2.2.Определение активности ферментов 4а
2.2.1. Определение активности каталазы .
2.2.3. Определение активности пероксидазы .
2.2.4. Определение активности супероксиддисмутазы СОД
2.3.Выделение субклеточных фракций из культивируемых растительных клеток
2.4. Выделение и очистка исследуемых ферментов из культивируемых растительных клеток
2.4.1.Выделение и очистка СОД из растительных культивируемых клеток
2.4.1.1.Вы деление СОД из культуры ткани раувольфии
змеиной
2.4.1.2.Выделение СОД из культуры ткани женьшеня
2.4.1.3. Выделение аймалина из цитозольной фракции клеток раувольфии змеиной
2.4.2. Выделение и очистка растительной каталазы
2.4.2.1. Получение высокоочищенной каталазы из культуры ткани раувольфии змеиной
2.4.2.2. Выделение каталазы из культуры ткани женьшеня
2.4.3. Вы деление и очистка пероксидазы из культур
растительных клеток
2.4.3.1 Выделение пероксидазы из клеток культуры ткани
раувольфии змеиной
2.4.3.2. Выделение пероксидазы из культуры ткани женьшеня
2.5. Электрофоретические методы
2.5.1. Диск электрофорез в ПААГ
2.5.2. Определение активности СОД в геле
2.5.3. Определение активности каталазы в геле
2.5.4.Определение активности пероксидазы в геле
2.5.5. Дискэлектрофорез в ПААГ с ОЬКа
2.6. Иммунологические методы
2.6.1. Получение моноспецифических антисывороток к СОД,каталазе и иероксидазе
2.6.2. Выделение фракции углобулинов из сыворотки
крови кролика
2.6.3. Радиальная иммунодиффузия в агаровом геле
2.6.3.1. Двойная радиальная иммунодиффузия в геле
2.6.3.2. Простая радиальная иммунодиффузия
2.6.4. Определение концентрации антигена
2.7. Радиоиммунологичсские методы анализа
2.7.1. Определение параметров обмена индивидуальных
белков и общего белка в растительных клетках
2.7.2. Иодирование антител к СОД
2.7.3. Выделение тотального препарата полирибосом,
связаных с 1мечеными антителами к СОД
2.7.4.Выделение фракций мембраносвязанных и свободных полирибосом, связанных с антителами к СОД
2.8. Влияние различных факторов на состояние исследуемых ферментов в культурах растительных
тканей
2.9.Аналитические методы
2 Статистическая обработка результатов эксперимента
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
ГЛАВА 3. Динамика содержания внутриклеточного белка в процессе культивирования каллусных растительных тканей
3.1. Прирост биомассы и содержание белка в процессе роста клеток культуры ткани лекарственных растений
i i ., x i и x
ii
3.2. Обмен внутриклеточного белка в каллусных культурах
. i, . i, Р. ii
ГЛАВА 4. Динамика состояния ферментов антиоксидантной системы в процессе роста каллусных культур растительных тканей
4.1. Динамика состояния супероксиддисмутазы СОД в
культивируемых клетках растительных тканей
4.1.1. Состояние СОД в процессе роста кадлусной культуры
. i . штамм К
4.1.2. Состояние СОД в процессе роста культуры ткани . i
4.2. Состояние каталазы в процессе культивирования клеток лекарственных растений
4.2.1. Динамика активности каталазы в культуре ткани
. i .
4.2.2. Состояние каталазы в процессе роста культуры ткани
женьшеня
4.3. Состояние пероксидазы в процессе роста растительных культур
4.3.1. Динамика уровня активности фермента в ткани Р. змеиной .
4.3.2. Состояние пероксидазы в процессе роста культуры ткани женьшеня
ГЛАВА 5. Выделение и очистка исследуемых ферментов из каллусной ткани лекарственных растений
5.1. Выделение и очистка растительной СОД
5.1.1. Совмещенное выделение СОД и аймалина из культивированных растительных клеток раувольфии змеиной.
5.2. Выделение и очистка растительной каталазы
5.3. Выделение растительной пероксидазы
ГЛАВА 6. Обмен ферментов антиоксидантной системы в
культивируемых растительных тканях
6.1 .Кругооборот СОД в культурах ткани женьшеня и раувольфии
6.2. Кругооборот каталазы в каллусных растительных тканях
6.3. Кругооборот растительной пероксидазы
ГЛАВА 7. Влияние фитогормонов на состояние некоторых
ферментов антиоксидантной системы культивируемых растительных клеток
7.1. Влияние фитогормонов на динамику накопления и обмен внутриклеточного белка в культуре ткани раувольфии змеиной
7.2. Влияние фитогормонов на уровень активности, физико
химические характеристики и молекулярную гетерогенность некоторых ферментов антиоксидантной системы в клетках
раувольфии змеиной шт. К
7.3. Исследование обмена СОД, каталазы и пероксидазы при
действии фитогормонов
ГЛАВА 8. Влияние теплового шока на метаболизм общего белка и ферментов антиоксидантиой системы в культивируемых растительных клетках
8.1. Состояние и обмен белка в клетках раувольфии змеиной и женьшеня
8.2. Влияние температуры на обмен СОД, пероксидазы и каталазы в растительных клетках
ГЛАВА 9. Изучение влияния низких температур на метаболизм общего белка и ферментов антиоксидантиой системы в культивируемых растительных клетках .
9.1. Влияние низкотемпературного стресса на содержание и обмен общего белка в культурах ткани раувольфии змеиной
и женьшеня
9.2. Влияние низкотемпературного стресса на состояние ферментов антиоксидантной системы растительных культивируемых клеток
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Каталазная активность преобладает при высоких концентрациях перекиси водорода, а пероксидазное действие регистрируется при низких уровнях перекиси в клетках. Голиков С. Н. и соавт. Меныцикова Е. Б., Зенков Н. К., . Шинкоренко II. В., . Таким образом, по имеющимся в литературе данным все реакции ка талазных комплексов I, П и Ш с перекисью водорода и другими донорами водорода можно обобщить в следующей схеме ОбзгоШ А. Ооипсе А. В настоящее время установлено наличие множественных молекулярных форм катализы, причем кроме изоферментов, обусловленных видовой специфичностью, выявлены молекулярные изоформы фермента для различных таксономических групп в пределах одного вида. Практически для всех исследованных объектов характерно наличие множественных изоформ катлазы от 2х до 8ми. Так, у бактерий найдено несколько структурных генов, кодирующих изоферменты катализы. У . Е. Контроль экспрессии гена Е, а следовательно и регуляцию биосинтеза изофермента 2, осуществляет ген . Индуцируемая перекисью водорода мембраносвязанная каталаза 1 изомеры А и В, кодируется геном . В клетках бактерий В. А, отвечающий за биосинтез индуцируемой перекисью водорода изоформы, которая присутствует только в вегетативных клетках, и В, ответственный за синтез спороспецифичной каталазы. Показано, что у дрожжей vii для трансляции изоферментов А и В каталазы используются две различные мРНК. Молекулярная гетерогенность характерна и для растительных каталаз. В клетках хлопчатника отмечено наличие двух полиАРНК каталазы, которые могли транскирбироваться с двух различных генов или образоваться в результате альтернативного сплайсинга премРНК фермента. Соответственно в клетках обнаруживаются два типа А и В субъединиц, различное сочетание которых приводит к образованию пяти изоформ каталазы, различающимися между собой по заряду. Показано также, что в процессе онтогенеза растения происходит изменение изоферментного спектра каталазы. Наличие множественных молекулярных изоформ каталазы выявлено в клетках ячменя, огурца, арбуза, табака семядолях тыквы и подсолнечника, и др. Повидимому, идентифицированные множественные молекулярные формы каталазы представляли собой продукты посгтранскрипционного процессинга апофермента и различались по молекулярным массам, соотношением каталазной и пероксидазной активности, по заряду и др. Большинство изоформ фермента, выделенных из одного и того же объекта, как правило, идентично, перекрестно реагировали с антителами. Петрова О. В., i . Однако Скандалиоз и соавг. Другие исследователи показали, что кататаза в клетках ii i . Шесть изоферментов были обнаружены в цветах и листьях и два изофермента в корнях. Гены 1 и САГ 3 локализованы в хромосоме 1, а ген САТ2 в хромосоме 4. Аминокислотная последовательность трех каталазных субъединиц была идентична на . Биосинтез каталазы, как и других пероксисомальных белков, осуществляется на свободных полирибосомах, у всех образовавшихся v нолипептидных цепей каталаз с Сконца имеется сигнальная последовательность, которая является пероксисомнаправляющим сигналом, но не отщепляющаяся при транслокации в пероксисомы. ЛизГис,Арг Лей. Для первой аминокислоты, повидимому, основную роль И1раег структурные особенности размер боковой цепи, для второй основные свойства положительно заряженных аминокислот. Необходимость лейцина в этой композиции, очевидно, указывает на сто ключевую роль для выполнения внутриклеточного транспорта катапазы. Аминокислотная последовательность сигнальною Сконца полипептидов эволюционно консервативна. В молекуле каталазы человека для транспорта существенно наличие не только консенсуспоследовательности СерГисЛей, но и аминокислотных остатка с Сконца белка. Предполагается также существование дополнительных сортировочных сигналов в Сконцевом районе белков, чранснортирующихся в пероксисомы. В настоящее время не обнаружено образований ковалентных модификаций каталазы как в процессе ее транспорта в пероксисомы, так и последующей сборки в гемсодержащий теграмер. Однако сам механизм транслокации каталазы в пероксисомы остается пока не ясным.