Роль аквапоринов в регуляции осмотической водной проницаемости мембран растительных клеток

• Автор: Божко, Кира Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Цель работы.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Структура аквапоринов, механизм функционирования и разнообразие

Открытие аквапоринов

Структура аквапоринов.

Механизм функционирования

Олигомеризация.II

Генетическое разнообразие изоформ аквапоринов, классификация

Локализация аквапоринов в растении.

1.2 Функциональная активность аквапоринов.
Особенности трансмембранного транспорта воды.
Оценка функциональной активности аквапоринов.
Осмотическая водная проницаемость плазмалеммы
Осмотическая водная проницаемость тонопласта.
1.3 Регуляция функциональной активности аквапоринов растений
Транскрипционная регуляция.
Посттрансляционная регуляция.
1.4 Роль аквапоринов в ответе растения на водный стресс.
Глава 2. Материалы и методы исследования.
Глава 3. Результаты и обсуждение.
3.1. Осмотическая водная проницаемость мембран, изолированных из этиолированных проростков кукурузы
3.2. Ингибирование водной проницаемости мембран соединениями ртути
3.3. Содержание аквапоринов в плазматических мембранах с различной водной проницаемостью
3.4. Функциональная роль аквапоринов в регуляции осмотической водной проницаемости клеточных мембран сгуя1а1Нпит при переходе с Сзтипа фотосинтеза на САМ.
Заключение.
Выводы.
Список литературы


Участие аквапоринов в транспорте воды способно увеличивать гидравлическую проницаемость мембран на одиндва порядка. Селективность водных каналов аквапоринов настолько высока, что они непроницаемы даже для иона гидроксония протонированной формы молекулы воды . Диффузия воды через мембраны большинства тканей двунаправлена и имеет место в отсутствие трансмембранного градиента водного потенциала. Поток воды через аквапорины направлен по градиенту осмотического потенциала или гидростатического давления. Химические ингибиторы диффузии воды через липидный бислой, характеризующейся высокой энергией активации Аррениуса Ед кДж моль1, неизвестны. Дж моль1, эквивалентной для диффузии воды в растворах . ii . Открытие аквапоринов произошло при изучении белков клеточной мембраны эритроцитов. Участие этих белков в водном транспорте сначала даже не предполагалось i . При биохимической очистке белков, ответственных за резусфактор, была выделена примесь кД белка, содержание которого оказалось очень высоким в эритроцитах и тканях почек, которые обладали высокой водной проницаемостью . Дальнейшее секвенированис и анализ последовательности ДНК этого белка показали высокую гомологию с геном I канального белка из хрусталика бычьего глаза Iii i , или основной интегральный белок хрусталика. Новый белок эритроцитов был назван I i I i , или образующий канал интегральный мембранный белок с массой кД. Методом гстсрологичной экспрессии I был синтезирован в ооцитах шпорцевой лягушки X vi, набухание которых в гипотонической или сжатие в гиперосмотической средах при этом заметно ускорялось. Помещенные в дистиллированную воду ооциты, экспрессирующие исследуемый белок, лизировали в результате резкого набухания. Дальнейшее подтверждение функции обнаруженного белка как водного канала было получено после встраивания его в липосомы и оценки изменений объема полученных везикул при изменении осмотичности среды путем измерения флуоресценции методом остановленного потока i . При помощи этой техники была рассчитана водная проницаемость индивидуального СН1Р, которая составила около 2x9 молекул НгОс. Кроме воды белок не проявлял способности к транспортному переносу низкомолекулярных неэлектролитов мочевина, глицерин или ионов. В связи с этим с соавт. 1. Согласно филогенетическому анализу аквапорины принадлежат к обширному семейству интегральных мембранных белков, которые имеют общее номенклатурное название I Iii i и включают в себя так же глицеропорины , транспортирующие глицерин. В состав большинства представителей I входит 00 аминокислотных остатков, главным образом гидрофобных i . Да V i . Сравнение первичной структуры белков семейства I различных организмов и царств показало наличие в них высоко консервативных последовательностей аминокислотных остатков. Гомология аквапоринов превышает Vi . Анализ профиля гидрофобности последовательности аминокислот в координатах i показал, что молекула аквапорина состоит из двух симметричных частей, каждая из которых содержит по три трансмембранных домена, ориентированных друг к другу в мембране под углом 0. Позже было высказано предположение, что происхождение этих двух симметричных частей может быть следствием внутренней дупликации наследственного гена, произошедшего до дивергенции прокариот и эукариот 2. i . Структура аквапоринов включает шесть трансмембранных аспиральных доменов, которые формируют канал, и пять гидрофильных петель, которые соединяют домены рис. Две из них петля В между вторым и третьим доменами и петля Е между пятым и шестым доменами встроены в мембрану и участвуют в формировании селективной поры . и Сконцевые последовательности белка погружены в цитозоль ii . . Рисунок 1. А, В, С. НВ и НЕ консервативные последовательности, формирующие пору. Из Оюшпоп