Стрессовый белок БХШ 310: характеристика и функции в растительной клетке - Колесниченко А.В.
ISBN 5-98000-005-4
Скачать (прямая ссылка):
часть не делали никаких добавок. Полученные три типа митохондриальной
суспензии инкубировали при 00С в течение 90 минут и использовали для
анализа энергетической активности, которую регистрировали
полярографически с помощью платинового электрода закрытого типа
(Estabrook, 1967). Реакционная среда содержала сахарозу (300 мМ), MOPS-
KOH буфер (20 мМ, рН 7.4), КН2Р04 (18 мМ), MgCl2 (1 мМ). В качестве
субстрата окисления использовали малат (10 мМ) в присутствии глутамата (1
мМ) В ходе эксперимента установлено, что инкубация in vitro хорошо
сопряженных митохондрий пшеницы со стрессовым белком в условиях
гипотермии (00С) в течение 90 минут индуцирует в органеллах переход в
низкоэнергетическое состояние.
Л
Ц
О
5
х
X X X
к
н го о Ьй О ц О 0)
со
ю
51 51
О 5
с "сч,
? о *
О)
X
X
О)
ю
О)
Q.
н
о
70
60
50
40
30
20
10
0
ч
ч
Контроль
БСА
БХШ 310
Рис. 18. Нефосфорилирующее дыхание (состояние 4) митохондрий озимой
птттенипыт после их инкубащш in vitro с БХШ 310 озимой ржи в условиях
гипотермии (0°С) в течение 90 мин.
Контроль - контрольные митохондрии;
БСА - с добавлением БСА (1 мг на 3 мг митохондриального белка);
БХШ 310 - с добавлением БХШ 310 (1 мг на 3 мг митохондриального белка).
Результаты экспериментов показывают, что в присутствии этого белка в
митохондриях увеличивалось нефосфорилирующее (состояние 4) дыхание (рис.
18) и на 20% снижался дыхательный контроль по Чансу-Вильямсу, что
42
свидетельствует о снижении сопряженности окисления и фосфорилирования.
Бычий сывороточный альбумин, использованный в эксперименте в качестве
дополнительного контроля, в этих же условиях не вызывал переход
митохондрий в низкоэнергетическое состояние (рис. 18) (Побежимова и др.,
1996).
Таким образом, поскольку показано, что белок с молекулярной массой 310
кДа является стрессовым и его количество в проростках морозоустойчивых
озимых злаков возрастает при кратковременной гипотермии, а также
поскольку этот белок обнаружен в растительных митохондриях и установлено,
что при гипотермии он вызывает переход органелл в низкоэнергетическое
состояние, что, как было показано в работе (Войников, 1987), приводит к
термогенезу и генетически контролируется, то обосновано предположение,
что белок с молекулярной массой 310 кДа является посредником, с помощью
которого осуществляется генетический контроль за термогенезом митохондрий
морозоустойчивых озимых злаков в условиях кратковременной гипотермии.
6.1 Влияние низкотемпературного стресса на переход митохондрий
злаков и двудольных растений в низкоэнергетическое состояние
Ранее было установлено, что под действием низкотемпературного стресса
митохондрии морозоустойчивых сортов озимой пшеницы переходят в
низкоэнергетическое состояние, характеризующееся разобщением окисления и
фосфорилирования (Войников, 1987). Однако не было установлено, насколько
широко этот механизм распространен среди разных таксономических групп
растений. Для выяснения этого вопроса было проведено изучение влияния
низкотемпературного стресса на энергетическую активность митохондрий ряда
как холодостойких, так и теплолюбивых растений.
Для этого была проведена серия экспериментов с целью установить,
переходят ли во время низкотемпературного
43
стресса в низкоэнергетическое состояние митохондрии проростков злаков -
озимой ржи, озимой пшеницы, кукурузы и двудольных растений - гороха,
тыквы и подсолнечника. Продолжительность низкотемпературного стресса в
этих экспериментах составляла 1 час для всех исследованных видов.
Интенсивность стресса подбиралась экспериментально и составляла -20С для
наиболее морозостойкой озимой ржи, -10С для озимой пшеницы, гороха, тыквы
и подсолнечника и 00С для кукурузы. В ходе экспериментов было
установлено, что более низкие температуры вызывали резкое снижение
фосфорилирующего дыхания, по-видимому, вследствие ингибирования
адениннуклеотидтранслоказы. Для устранения разобщающего действия
свободных жирных кислот во все среды для выделения митохондрий добавлялся
0.1% бычий сывороточный альбумин.
Изолированные митохондрии всех исследованных видов, выделенные из
нестрессированных проростков, имели высокую степень сопряжения окисления
и фосфорилирования (табл. 6, 7). Коэффициент дыхательного контроля
составлял от 3.34 у озимой ржи до 4.08 у гороха и 4.57 у тыквы. Отношение
АДФ3 у всех исследованных видов было также высоко.
Результаты экспериментов показали, что охлаждение проростков всех
исследованных видов злаков, включая теплолюбивую кукурузу, вызвало
значительные изменения в энергетической активности изолированных из них
митохондрий (табл. 6). У митохондрий всех видов злаков было отмечено
незначительное увеличение скорости
фосфорилирующего (состояние 3) дыхания, значительный подъем скорости
нефосфорилирующего (состояние 4) дыхания, уменьшением коэффициента
дыхательного контроля и отношения АДФ:0. Таким образом, митохондрии всех
исследованных видов злаков, включая теплолюбивую кукурузу, во время
