Стрессовый белок БХШ 310: характеристика и функции в растительной клетке - Колесниченко А.В.
ISBN 5-98000-005-4
Скачать (прямая ссылка):
был выше дыхательный контроль (на 0.33 в начале инкубации и на 0.26 в
конце) и отношение АДФ:О (на 0.12 в начале и 0.10 в конце инкубации)
(табл. 16).
Данный феномен давно известен (Войников и др., 1983), но лишь в последнее
время получил объяснение в связи с открытием наличия в растениях белков,
разобщающих окисление и фосфорилирование за счет циклического оборота
жирных кислот (Jezek et al., 1998). Более того, показано, что данные
белки индуцируются холодом (Palou et al., 1998) и в силу этого являются
стрессовыми белками, защищающими растения от повреждения в первые моменты
переохлаждения. Все известные к настоящему времени разобщающие
растительные белки имеют высокую гомологию с первым разобщающим белком
UCP - 1 и принадлежат к одному семейству митохондриальных переносчиков
анионов (Jezek et al., 1998). В то же время ранее нами был выделен
цитоплазматический стрессовый белок озимой ржи (Колесниченко и др., 1996)
и показано, что 30 мин инкубация с ним митохондрий озимой пшеницы
вызывает у них разобщение окисления и фосфорилирования (Побежимова и др.,
1996; Voinikov et al., 1998).
Добавление к изолированным митохондриям озимой ржи во время их инкубации
разобщающего стрессового белка БХШ 310 вызвало изменение их
энергетической активности (табл. 16). Если на скорость фосфорилирующего
(состояние 3) дыхания добавление БХШ 310 не оказывало практически
107
никакого влияния (табл. 16), то скорость нефосфорилирующего дыхания при
добавлении БХШ 310 возрастала уже через 5 мин инкубации. Вследствие этого
уже через 5 мин инкубации снижался дыхательный контроль (на 0.46 по
сравнению с контролем) и отношение АДФ3 (табл. 16). Во время дальнейшей
инкубации в течение 90 мин сохранялась более высокая по сравнению с
контролем скорость дыхания митохондрий в состоянии 4. При этом
дыхательный контроль через 90 мин инкубации снижался на 0.27 по сравнению
с контрольными митохондриями, а отношение АДФ3 снижалось на 0.48 (табл.
16).
Эксперимент по инкубации изолированных митохондрий озимой ржи
одновременно с БХШ 310 и БСА показал, что эффект разобщения окисления и
фосфорилирования, индуцируемый добавлением БХШ 310, не снимается
добавлением в среду инкубации БСА (табл. 16). Если через 5 мин инкубации
разница в скорости нефосфорилирующего дыхания между вариантами "контроль"
и "с добавлением БХШ 310" составляла 7.8 нмоль 02/мин/мг белка, то
разница между вариантами "с добавлением 0.5% БСА" и "с добавлением БХШ
310 и БСА" составляла 6.1 нмоль 02/мин/мг белка (табл. 16). Такая же
картина сохранялась и во время последующей инкубации митохондрий. Разница
между этими вариантами составляла 6-8 нмоль 02/мин/мг белка в начале
инкубации и еще больше увеличивалась к концу инкубации до 13 нмоль
02/мин/мг белка (табл. 16) (Войников и др., 2001а). Таким образом,
полученные нами данные показывают, что разобщающий эффект БХШ 310 не
зависит от присутствия в среде инкубации митохондрий жирных кислот. В
связи с этим мы можем предполагать, что механизм разобщающего действия
БХШ 310 на митохондрии озимой ржи отличен от характерного для
"классических" разобщающих белков циклического оборота жирных кислот.
Поскольку как показано выше, БХШ 310 был обнаружен у ряда видов
однодольных растений (Kolesnichenko et al., 1999),
108
но не был обнаружен у двудольных растений, была предпринята попытка
установить, какое влияние БХШ 310 оказывает на митохондрии однодольных
(пшеницы, кукурузы) и двудольных (горох) растений. Влияние БХШ 310 на
функционирование митохондрий изучали как при добавлении в среду инкубации
БХШ 310 в чистом виде, так и на фоне 0.5% БСА.
Митохондрии гороха, кукурузы и пшеницы после 60 мин инкубации в среде
ресуспендирования без добавок имели довольно высокую величину ДК,
отношение АДФ:О у органелл было близко к теоретическому значению для НАД-
зависимых субстратов (табл. 17). Дыхание в состоянии 4 составляло 29% у
гороха, 33% у кукурузы и 30% у пшеницы от дыхания, связанного с
фосфорилированием. Поскольку данная величина для митохондрий ржи
составляла 53% (табл. 16), можно сделать вывод, что митохондрии гороха,
кукурузы и пшеницы после 60 мин инкубации имели хорошую степень
сопряжения. В то же время у митохондрий озимой ржи после 60 мин инкубации
наблюдалось значительное разобщение дыхания и фосфорилирования (ДК=
1.88+0.05;
АДФ:О= 1.88+0.08).
Инкубация митохондрий в течение 60 мин в присутствии БХШ 310 у всех видов
растений сопровождалась значительными изменениями параметров
сопряженности - на фоне значительного увеличения скорости
нефосфорилирующего дыхания было отмечено падение ДК и уменьшение
отношения АДФ:О (табл. 17). Наибольшая степень разобщения дыхания и
фосфорилирования отмечалась при добавлении БХШ 310 к митохондриям гороха
(уменьшение ДК на 39%) и пшеницы (уменьшение ДК на 38%). Менее выраженный
эффект БХШ 310 оказывал на митохондрии кукурузы (уменьшение ДК на 29%)
(табл. 17). Таким образом, на основании этих данных можно сделать вывод,
