Na +-транспортирующая АТФаза плазматической мембраны морской микроводоросли Tetraselmis (platymonas) viridis при ее адаптации к различной солености среды

• Автор: Стриж, Ирина Георгиевна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с.

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Иа ГОМЕОСТАЗ ЦИТОПЛАЗМЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК В УСЛОВИЯХ ЗАСОЛЕНИЯ

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИОНТРАНСПОРТИРУЮЩИХ СИСТЕМ, УЧАСТВУЮЩИХ В РЕГУЛЯЦИИ СОДЕРЖАНИЯ Иа В ЦИТОПЛАЗМЕ.

2.1. Системы, вовлеченные в пассивный вход ионов Ха в цитоплазму.

2.2. Системы, вовлеченные в активное выведение Ха из цитоплазмы

3. ПЕРВИЧНЫЕ ИаПОМПЫ У ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ГРУПП.

3.1. Капомпы в клетках прокариот

3.2. Хапомпы в клетках эукариот АТФазы Ртипа.

3.2.1. Общие принципы структурной и функциональной организации АТФаз Ртипа.

3.2.2. Ха,К АТФаза животных клеток.

3.2.3. Ха АТФаза дрожжей.
3.2.4. АТФазы галотолерантных водорослей.
4. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ИОНТРАНСПОРТИРУЮЩИХ БЕЛКОВ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МаС
4.1. Регуляция активности НАТФазы плазматической мембраны в условиях засоления.
4.1.1. И4АТФаза плазмалеммы высших растений
4.1.2. НАТФаза плазмалеммы водорослей.
4.2. Индукция хлористым натрием биосинтеза мембранных белков
4.2.1. Индукция биосин теза мембранных белков в клетках высших растений
4.2.2. Солеиндуцированные изменения в синтезе белков плазмалеммы водорослей.
4.3. Регуляция активности и индукция биосинтеза КаАТФаз в условиях повышенной концентрации ионов
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1. Объект исследования
2. Методы, используемые в исследованиях i viv.
3. Получение фракции плазматической мембраны
4. Аналитические методы.
4.1. Определение полипептидного состава плазмалеммы.
4.2. Регистрация образования фосфоинтермедиата ЫаАТФазы.
4.3. Регистрация активности транспортируюцих систем плазмалеммы
5. Математическая обработка полученных результатов
6. Материалы, использованные в работе.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
1. Общая характеристика клеток водоросли i viii при адаптации к различным концентрациям в среде культивирования
1.1. Ростовые характеристики водоросли I viii, адаптированной к средам различной солености.
1.2. Морфометрические показатели адаптированных клеток Т. viii.
1.3. Концентрации ионов и К4 в клетках Т. viii, адаптированных к средам различной солености.
1.4. Влияние солености среды на скорость фотосинтегического выделения Ог интактными клетками Т. viii
2. Полипептидный состав плазматической мембраны i viii при адаптации
водоросли к различным концентрациям I в среде культивирования.
2.1. Обогащение фракции плазматической мембраны Т. viii итегральными белками с помощью детергентов и подбор условий электрофоретического разделения белков плазмалеммы Т. viii.
2.2. Сравнение полипептидных составов плазматической мембраны Т. viii, адаптированной к различной солености среды.
2.3. Регистрация фосфоинтсрмедиата АТФазы в плазматической мембране
Т. viii, адаптированной к средам различной солености
3. Функциональные характеристики транспортирующих систем плазматической мембраны водоросли i viii, адаптированной к средам различной солености
3.1. Трансмембранные потоки ионов IГ как параметр, отражающий активность транспоргирующих систем плазматической мембраны Т. viii 7Нантипортера и
ШТгранспортирующей АТ Фазы
3.2. Транспортные характеристики Награнспортирующих систем плазмалеммы при адаптации 7 viii к средам различной солености
3.2.1. антипортср.
3.2.2. Зависимость активности транспортирующей АТФазы от концентрации ионов
3.2.3. Зависимость активности АТФазы от концентрации АТФ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
IГИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список сокращений и обозначений
АДФ аденозиндифосфат АТФ аденозинтрифосфат
ВТР 1,3бистрисгидроксимстилметиламинопропан
ДЦС додецилсульфат натрия
ДОХ дезоксихолат
ДТТ дитиотреитол
ДЦКД дициклогексилкарбодиимид
Кт2гидроксиэтилпипсразинЫ2этансульфонат
КЦХФГ карбонилцианид хлорфенилгидразон
кДа килодальтон
, константа ингибирования
Км константа Михаэлиса
ЛФХ лизофосфатидилхолин
2Ыморфолиноэтансульфонат
2нитро4карбоксифенилХ,Кдифенилкарбамат
ПААГ полиакриламидный гель
фенилметилсульфонилфторид
ГТМ плазматическая мембрана
Трис трисгидроксиметиламинометан
ТХУ трихлоруксусиая кислота
ЭДТА этилендиаминтетрауксусная кислота
ЭГТА этиленгликольбис ЬаминоэшлэфирКХтетраацетат
ЭФ электрофорез
ДрН трансмембранная разность электрохимических потенциалов протона Ду трансмембранная разность электрических потенциалов ДрН трансмембранная разность концентраций ионов водорода Р коэффициент проницаемости мембраны для ионов натрия
ВВЕДЕНИЕ


Чувствительность ферментов цитоплазмы и процесса трансляции к ионам и СГ является важным доказательством необходимости поддержания постоянного ионного состава цитоплазмы . Было показано, что биополимеры цитоплазмы галотолсрантных водорослей, как и биополимеры цитоплазмы растенийгликофитов, обладают высокой чувствительностью к ионам Балнокин и Медведев, Алешина и Балнокин, . Ка в цитоплазме Калашникова и др. Балнокин и др. Однако эффективность механизмов ионною гомеосгатирования и диапазон наружной концентрации , в котором поддерживается постоянство цитоплазматических концентраций , зависит от степени солеустойчивости организма. Таким образом, биополимеры цитоплазмы различающихся но солеустойчивости объектов практически не различаются по чувствительности к соли, а низкое содержание в цитоплазме поддерживается благодаря участию клеточных мембран в ионном гомеостатировании цитоплазмы Балнокин и Строгонов, . Важным аргументом в пользу эффективной регуляции содержания ионов в цитоплазме у высших растений и у водорослей является наличие на плазмалемме и тонопласте градиентов электрохимического потенциала ионов . При измерении активности ионов в цитоплазме и электрического потенциала на плазмалемме было установлено, что в стационарных условиях равновесный потенциал или потенциал Нернста для ионов имеет более положительное значение, чем мембранный потенциал i, , i i, i i, . Это означает, что на плазмалемме поддерживается электрохимический гралиент ионов Арма, направленный из наружной среды в клетку, поэтому вынос ионов из цитоплазмы должен происходить активно, с затратой метаболической энергии. Хорошо известно, что ионное гомеостатирование клеток является важной составляющей в адаптации растительных клеток и растений в целом к солевому стрессу Балнокин и Медведев, Балнокин и Строгонов, , iiv, . Ограничение пассивного транспорта ионов . Одним из ключевых механизмов повышения солеустойчивости является снижение проницаемости плазматической мембраны для ионов Ра. Балнокин и др. Было также установлено, что 3 плазматической мембраны понижается при адаптации водоросли к среде с более высокой концентрацией Калашникова и др. Балнокин и др. Изменение поверхностно потенциала плазматической мембраны на более положительное значение создает дополнительное препятствие для проникновения катионов внутрь клетки, что повышает солеустойчивость растений i , . Проникновение ионов внутрь растительных клеток, повидимому, осуществляется через Кканалы, К, Iсимпортер, а также низкоселективные катионные каналы i, . В условиях засоления изменение селективности каналов, приводящее к уменьшению их проводимости, а также снижение их активности, является одним из механизмов адаптации к высоким концентрациям , обеспечивающим снижение накопления ионов в цитоплазме и повышению солеустойчивости растений. Внутриклеточная компартментация ионов Эффективным механизмом регуляции содержания ионов Ка в цитоплазме является их компартментация внутри вакуоли. Это позволяет растительным клеткам избегать токсических аффектов, а также использовать ионы и СГ в качестве осмотика , . Транспорт ионов в вакуоль осуществляется посредством антипортера, движущей силой для которого является генерируемый НАТФазой и Нпирофосфатазой тонопласта электрохимический градиент протонов дрН на тонопласте. Важная роль транспортирующих систем тонопласта в солеустойчивости растений подтверждается множеством экспериментальных данных, свидетельствующих о повышении активности VГ ангипортера и протонной помпы тонопласта в условиях засоления , . Активный экспорт ионов цитоплазмы в наружную среду. Наряду с ограничением потока натрия из наружной среды, важную роль в его гомеостатировании играет активный вынос из цитоплазмы в наружную среду. Активный транспорт ионов через плазматическую мембрану особо актуален для клеток корней, а также слабовакуолизированных клеток, к которым относятся и одноклеточные водоросли рода i. Универсальной транспортирующей системой ПМ растительных клеток, выводящей из цитоплазмы в апопласт, является антипортер, энергизуемый НАТФазой или другими ДрВГгенсраторами , .