WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Таким образом, нами показано, что экспрессия ядерных генов стрессовых белков пластид ELIP1 и ELIP2 регулируется гормональными сигналами. Так, фитогормон АБК и регулятор роста мелафен на свету повышают экспрессию ядерных генов ELIP. Углеводы подавляют экспрессию генов ELIP.

Заключение Ретроградные пластидные сигналы координируют экспрессию ядерного и органелльного геномов и влияют на экспрессию ядерных генов белков хлоропластов в зависимости от функционального состояния этих органелл. Мы исследовали экспрессию ELIP1 и ELIP2 у gun и hy мутантов, имеющих нарушения в передаче пластидного сигнала.

Было обнаружено, что ретроградные пластидные сигналы, зависящие от HY1, HY2 и GUNбелков (но не GUN5), влияют на экспрессию ядерных генов стрессовых белков пластид ELIP1 и ELIP2, негативно регулируя их экспрессию. Кроме того, было обнаружено, что пластидные сигналы по-разному регулируют экспрессию родственных генов ELIP и Lhcb2, и генов биосинтеза тетрапирролов HEMA1, ChlH: у gun мутантов экспрессия ELIP1 и ELIPувеличивается, а экспрессия Lhcb2, HEMA1, ChlH уменьшается. На экспрессию гена HEMAпластидные сигналы не влияют. Экспрессия генов ELIP, Lhcb2 и HEMA1 зависит также от интенсивности освещения: увеличение интенсивности освещения приводит к повышению экспрессии генов ELIP1 и ELIP2 и снижению экспрессии генов Lhcb2, HEMA1. Световой и пластидный сигналы взаимодействуют друг с другом. На экспрессию генов HEMA2 и ChlH интенсивность освещения не влияет. Исследования gun мутантов Arabidopsis с помощью ингибиторного анализа (норфлуразон, дипиридил) и экзогенного добавления Mg-Proto указывают на участие тетрапирролов в ретроградной регуляции экспрессии ядерных генов пластидных белков ELIP. Однако такие предшественники биосинтеза тетрапирролов, как Mg-Proto и Mg-ProtoMe, по-видимому, не являются сигнальными молекулами, индуцирующими пластидный сигнал. Обнаружена обратная зависимость между содержанием хлорофилла и экспрессией генов ELIP, что указывает на возможное участие белков светового стресса ELIP в регуляции биосинтеза хлорофилла и/или защите хлоропластов от фотоокисления.

Подавление экспрессии генов ELIP при использовании ингибиторов (ацифлуорфен) и предшественника биосинтеза тетрапирролов (5-аминолевулиновая кислота), приводящих к накоплению активных форм кислорода свидетельствует о том, что эти молекулы вовлечены в передачу пластидного сигнала и являются негативными регуляторами экспрессии этих генов. Изучение участия редокс-состояния компонентов ЭТЦ фотосинтеза показало, что этот тип ретроградного сигнала также негативно влияет на транскрипцию генов ELIP. При ингибировании (с помощью диурона) транспорта электронов от ФС2 к пулу пластохинонов в хлоропластах, приводящем к окислению пула пластохинонов, экспрессия генов ELIP снижается.

Кроме пластидных сигналов на экспрессию ядерных генов ELIP действуют сигналы, индуцируемые гормонами и углеводами. Действие регуляторов роста растений с разным механизмом действия (абсцизовая кислота и мелафен) приводит к активации экспрессии генов ELIP на свету. Углеводы подавляют экспрессию генов ELIP.

На основе наших данных можно говорить, что на экспрессию генов ELIP действуют сигналы экзогенного (свет) и эндогенного происхождения (ретроградные сигналы, гормоны, углеводы).

Поскольку наши результаты показали, что молекулы Mg-Proto и Mg-ProtoMe не являются сигнальными, возможно, что эти интермедиаты биосинтеза тетрапирролов могут связываться с компонентами Mg-хелатазного мультибелкового комплекса (в частности, с субъединицей ChlH и/или белком GUN4), которые участвуют в регуляции экспрессии ядерных генов. Кроме того, изменения Mg-хелатазного комплекса могут приводить к индукции пластидного сигнала. Известно, что фактор транскрипции ABI4 вовлечен в экспрессию генов белков фотосинтеза (Koussevitzky et al., 2007). Поскольку общие принципы работы сигнальных систем, по-видимому, универсальны в клетках, не исключено, что ABIвлияет на экспрессию генов ELIP1 и ELIP2. Возможно, что ABI4 может обеспечивать связь ретроградных сигналов хлоропластов с углеводными сигналами и сигналами, индуцируемыми абсцизовой кислотой, которые также участвуют в регуляции экспрессии ядерных генов стрессовых белков пластид ELIP1 и ELIP2.

Таким образом, в клетках существует сложная сигнальная сеть, регулирующая координированную экспрессию ядерных генов, при этом различные типы пластидных сигналов могут конвергировать друг с другом и с другими сигнальными системами клетки и ингибировать (или активировать) транскрипцию ядерных генов ELIP1 и ELIP2.

Выводы 1. Показано, что нарушения ретроградных пластидных сигналов, зависящие от HY1, HY2 и GUN4 белков (но не GUN5), у мутантов Arabidopsis позитивно влияют на экспрессию ядерных генов стрессовых белков пластид ELIP1 и ELIP2.

2. При исследовании hy и gun мутантов Arabidopsis впервые обнаружена обратная зависимость между экспрессией генов ELIP и содержанием хлорофилла. Это свидетельствует о том, что белки ELIP1 и ELIP2 участвуют в защите хлоропластов от фотоокисления.

3. Показано участие тетрапирролов в ретроградной регуляции экспрессии генов ELIPи ELIP2. Mg-протопорфирин IX и его монометиловый эфир, по-видимому, не являются сигнальными молекулами при передаче ретроградного пластидного сигнала в ядро, поскольку их содержание не коррелирует с уровнем экспрессии генов ELIP.

4. Подавление экспрессии генов ELIP1 и ELIP2 ацифлуорфеном и 5аминолевулиновой кислотой свидетельствует о том, что возникающие активные формы кислорода участвуют в передаче пластидного сигнала. Ингибирование экспрессии генов ELIP диуроном указывает на то, что ретроградный сигнал зависит от редокс-состояния компонентов электрон-транспортной цепи в хлоропластах Arabidopsis.

5. Сравнение действия тетрапиррол-медиированного пластидного сигнала на экспрессию близкородственных генов (ELIP1, ELIP2 и Lhcb2) показало, что они регулируются этими сигналами по-разному, а гены, относящиеся к различным семействам (Lhcb2 и HEMA1), регулируются сходным образом. У hy и gun мутантов световой сигнал, подобно пластидному, увеличивает экспрессию генов ELIP и снижает экспрессию генов Lhcb2 и HEMA1.

6. Так как регуляторы роста (абсцизовая кислота и мелафен) усиливают, а углеводы подавляют экспрессию генов ELIP, высказано предположение, что на экспрессию генов стрессовых белков ELIP Arabidopsis наряду с пластидными сигналами действуют сигналы экзогенного (свет) и эндогенного происхождения (гормональные и углеводные).

Список работ, опубликованных по теме диссертации Статьи в рецензируемых журналах:

1. Осипенкова О.В., Рахимбердиева М.Г., Карапетян Н.В., Юрина Н.П. Участие двух пластидных сигналов в регуляции экспрессии ядерного гена хлоропластного белка ELIP.

Доклады Российской Академии наук, 2007, т. 416, № 4, с. 546-549.

2. Осипенкова О.В., Ермохина О.В., Белкина Г.Г., Фаттахов С.Г., Юрина Н.П. Влияние мелафена на экспрессию генов белков светового стресса хлоропластов Elip1 и Elip2 у ячменя. Прикладная биохимия и микробиология, 2008, т. 44, № 6, с. 701-708.

Статьи в сборниках:

3. Осипенкова О.В., Юрина Н.П. Влияние ретроградных сигналов на экспрессию ядерных генов стрессового белка пластид Elip и генов белков фотосинтеза Lhcb1, RbcS. Труды III Международного симпозиума «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии», посвященного 100-летию акад. Н.М. Сисакяна, 2007, с. 184-186.

Тезисы докладов:

4. Юрина Н.П., Погульская Е.Н., Осипенкова О.В., Олескина Ю.П., Белкина Г.Г. Роль пластидных сигналов в регуляции экспрессии ядерных генов стрессовых белков Elip и Hspу ячменя. Второй Международный симпозиум «Сигнальные системы клеток растений: роль в адаптации и иммунитете». Россия, Казань, 2006, с. 142-143.

5. Osipenkova O., Pogulskaya E., Yurina N. Regulation of nuclear gene expression of plastid stress protein Elip by tetrapyrrole biosynthesis intermediates and chloroplast redox activity. International Meeting «Photosynthesis in the post-genomic era: structure and function of photosystems». Россия, Пущино, 2006, с. 211.

6. Осипенкова О.В., Юрина Н.П. Влияние ретроградных сигналов на экспрессию ядерных генов стрессового белка пластид Elip и генов белков фотосинтеза Lhcb1, RbcS. III Международный симпозиум «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии», посвященный 100-летию акад. Н.М. Сисакяна. Россия, Дубна, 2007, с. 205-206.

7. Осипенкова О.В., Юрина Н.П. Хлоропластные сигналы и экспрессия ядерных генов, кодирующих стрессовые белки хлоропластов. III Международный симпозиум «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии», посвященный 100-летию акад. Н.М.

Сисакяна. Армения, Ереван, 2007, с. 100.

8. Osipenkova O.V., Yurina N.P. Chloroplasts regulate the expression of nuclear genes encoding ELIP in barley. FEBS Advanced Lecture Course: «Origin and Evolution of Mitochondria and Chloroplasts». Италия, Маратея, 2007, с. 79.

9. Юрина Н.П., Осипенкова О.В. Пластидные сигналы: регуляция экспрессии ядерных генов. VI съезд общества физиологов растений России - Международная конференция «Современная физиология растений: от молекул до экосистем». Россия, Сыктывкар, 2007, с.

225-226.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ, Программы «Молекулярная и клеточная биология» Президиума РАН и стипендии FEBS.

Список сокращений АБК - абсцизовая кислота АЛК – 5-аминолевулиновая кислота АФ - ацифлуорфен АФК – активные формы кислорода Диурон – [3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевина] ДП – 2,2’-дипиридил ДТ – дикий тип Arabidopsis НФ – норфлуразон п.н. – пара нуклеотидов ПП – пул пластохинонов ФС2 – фотосистема ЭТЦ – электрон-транспортная цепь HL – свет высокой интенсивности LL – свет низкой интенсивности Mg-Proto – магний протопорфирин IX Mg-ProtoMe – монометиловый эфир магний протопорфирина IX SL – стандартное освещение

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»