Стрессовый белок БХШ 310: характеристика и функции в растительной клетке - Колесниченко А.В.
ISBN 5-98000-005-4
Скачать (прямая ссылка):
митохондрий является присутствие альтернативной цианидрезистентной
оксидазы (Шугаев, 1991; Меденцев и др., 1999; Meeuse, Buggeln, 1969;
Meeuse, 1975; Huq, Palmer, 1978; Rich, 1978; Vanlerberghe, McIntosh,
1997; Siedow, Umbach, 2000). При функционировании альтернативной оксидазы
(АО) электроны переносятся с убихинона на кислород, минуя ряд пунктов
сопряжения электронтранспортной цепи, следовательно, при ее
функционировании происходит регулируемое разобщение окисления и
фосфорилирования. АО является белком ядерного
98
кодирования и импортируется в митохондрии в соответствии с общей схемой
импорта белков (Murcha et al., 1999). Зрелый бело к альтернативной
оксидазы у большинства видов растений состоит из приблизительно 280 амино
кислотных остатков (Rhoads, McIntosh, 1992; 1993; Siedow, Umbach, 2000).
Анализ профиля гидрофобности белка по казал, что большая часть белка
гидрофильна, но в нем имеются две гидрофобные области размером каждая
около 20 амино кислот, начинающиеся обычно в областях о коло 110 и 170
аминокислот (Siedow, Umbach, 2000). Тот факт, что альтернативная оксидаза
ведет себя как интегральный бело к внутренней мембраны, привело к
предположению, что бело к "заякорен" в мембране этими гидрофобными
участками, образующими трансмембранные домены (Siedow, Umbach,
2000). Установленными фун кциями данного белка являются термогенез
(Meeuse, Buggeln, 1969; Meeuse, 1975; Wilson, Smith, 1971; Kumar et al.,
1990; Leach et al., 1996; Moynihan et al., 1995; Ordentlich et al., 1991)
и регуляция образования АФК митохондриями (Purvis et al., 1995; Popov et
al., 1997; Maxwell et al., 1999).
В дальнейшем при изучении структуры и механизмов регуляции альтернативной
оксидазы было установлено, что у растений альтернативная оксидаза
функционирует в виде димера (Siedow, Umbach, 2000; Umbach, Siedow, 1993).
Активность фермента in vivo очень сильно зависит от содержания белка
альтернативной оксидазы, а, следовательно, и степени экспрессии его гена,
а также от концентрации его субстрата - восстановленного убихинона
(Siedow, Umbach, 2000; Vanlenberge et al., 1999). В последние годы при
изучении механизмов посттрансляционной регуляции активности данного
фермента было установлено, что когда субъединицы альтернативной оксидазы
ковалентно связаны дисульфидным мостом, то фермент практически неактивен
(Umbach, Siedow, 1993; Vanlenberge et al., 1999). Восстановление
дисульфидных связей рез ко повышает а ктивность фермента (Umbach,
99
Siedow, 1993; Vanlenberge et al., 1999). В то же время известно, что в
изолированных митохондриях активность альтернативной оксидазы заметно
усиливается при
добавлении а-кетокислот, особенно пирувата (Millar et al., 1993; Day et
al., 1994). Ряд авторов предполагает наличие связи между этими двумя
регуляторными механизмами, поскольку установлено, что альтернативная
оксидаза не стимулируется а-кетокислотами при образовании дисульфидных
связей между субъединицами (Vanlenberge et al., 1999; Siedow, Umbach,
2000).
Известно, что альтернативная оксидаза активируется в ответ на большое
число различных типов внешних
воздействий на растения и, по-видимому, принимает участие в ответе
растения на различные типы стресса.
Альтернативная оксидаза значительно индуцируется условиями окислительного
стресса (Maxwell et al., 1999), различными инфекциями (Lennon et al.,
1997) и низкими температурами (McCaig, Hill, 1977; Elthon, McIntosh,
1987; Vanlerberghe, McIntosh, 1992; Gonzalez-Meler et al., 1999).
В связи с этим следующей задачей было установить, не является ли
стрессовый белок БХШ 310 активатором альтернативной оксидазы. Изучение
влиян^ БХШ 310 на функционирование альтернативной цианидрезистентной
оксидазы проводилось на митохондриях озимой пшеницы, альтернативная
оксидаза в которых была предварительно полностью активирована добавлением
5 мМ дитиотриетолом для полного восстановления регуляторных дисульфидных
связей и достижения наивысшей активности альтернативной оксидазы в
присутствии 1 мМ пирувата.
Полученные результаты свидетельствуют, что инкубация митохондрий озимой
пшеницы с БХШ 310 не оказывала влияния на скорость дыхания в состоянии 3,
но заметно стимулировала дыхание в состоянии 4 (табл. 15). При этом
коэффициент дыхательного контроля в данной серии опытов снижался с
1,63+0,07 у контрольных митохондрий,
100
Таблица 15
Влияние БХШ 310 на активность цианидрезистентной альтернативной оксидазы
в митохондриях озимой пшеницы. Субстрат окисления 8 мМ сукцинат + 5 мМ
глутамат в присутствии 3 мкМ ротенона.
Вариант Потребление кислорода, нмоль 02/ мин на 1 мг белка
Дыхательный контроль Отношение АДФЮ Потребление кислорода, нмоль
02/ мин на 1 мг белка % от дыхания в состоянии 3
Состояние 3 Состояние 4 Состояние 3 Циани др ези сте нтное
дыхание в присутствии пирувата
Контроль 94,0±2,4 57,9±2,2 1,63+0,07 2,01±0,10 84,1±5,9
38,5+2,8 45,8
БХШ 310 93,7±3,5 66,8+3,6 1,39±0,07 1,43±0,14 88,9+2,5
