Стрессовый белок БХШ 310: характеристика и функции в растительной клетке - Колесниченко А.В.
ISBN 5-98000-005-4
Скачать (прямая ссылка):
25 кДа присутствуют в неадаптированных к холоду растениях, они отличаются
по локализации и не обладают антифризной активностью, что позволяет
сделать вывод, что при низкой температуре синтезируются другие изоформы
данных белков (Antikainen et al., 1996).
Другой важной и достаточно глубоко изучаемой в настоящее время функцией
белков, синтезирующихся в растении во время низкотемпературного стресса,
является предохранение макромолекул от повреждения при обезвоживании
клетки. Первоначально шапероны были открыты как класс белков, участвующих
в процессе формирования трехмерной структуры других полипептидов, но сами
по себе не являющихся компонентами конечной функциональной структуры этих
полипептидов (Gatenby, Viitanen, 1994). Впоследствии было обнаружено, что
шапероны с молекулярными массами 60 кДа, 70 кДа и 90 кДа являются
стрессовыми белками, синтезирующимися под действием высокотемпературного
стресса. Хотя в абсолютном большинстве своем данные о синтезе и
функциональной активности шаперонов относятся к этому случаю, имеются
данные и о том, что некоторые белки, обладающие шапероновой активностью,
синтезируются во время гипотермии и адаптации растений к низким
температурам.
13
Данные, указывающие на то, что белки, обладающие шапероновой активностью
(Hendrick, Hartl, 1993), принимают участие в процессе закаливания
(Labhilili et al., 1995), были получены при исследовании регуляции
синтеза белков BiP и БТШ 70 во время холодового закаливания шпината
(Anderson, et al., 1993). Значительные изменения под действием холодовой
акклиматизации были обнаружены при изучении экспрессии дегидринов у
яровых и озимых зерновых культур (Fu et al., 1994). Было установлено, что
содержание дегидриновых транскриптов возрастает с сентября по ноябрь,
причем их содержание у яровых культур возрастает меньше, чем у озимых.
После низкотемпературной закалки растений в полевых условиях к ноябрю в
растениях накапливается высокий уровень транскриптов дегидрина, при этом
растения развивают очень высокую морозостойкость (LT50= -300C)
(Robertson et al., 1994). Увеличение уровня синтеза дегидрина с
молекулярной массой 50 кДа во время холодовой акклиматизации было
отмечено у пшеницы (Houde et al., 1992). Также было установлено, что
некоторые из полипептидов, появляющиеся под действием закаливания у
других культур (в частности, полипептид с молекулярной массой 60 кДа),
также относятся к семейству белков дегидринов (Arora et al., 1993).
Другое семейство белков, ассоциированное с развитием морозоустойчивости,
было обнаружено у пшеницы (Houde et al., 1995). Данное семейство белков
специфично для злаков и их содержание регулируется низкой температурой.
Антитела, полученные против белка 50 кДа (WCS120), реагируют по крайней
мере с пятью членами данного семейства (Houde et al., 1995). Используя
эти антитела, было определено клеточное содержание и локализация данного
семейства белков в акклиматизированных к холоду всходах пшеницы. Вестерн-
блоттинг субклеточных частиц показал наличие всех членов семейства в
цитозоле и очищенных ядерных частицах, при этом они не были обнаружены в
клеточных стенках или других органеллах. Эти результаты показывают, что
данное семейство
14
белков вовлечено в общий механизм защиты растворимых частиц клетки. Их
присутствие в нуклеоплазме также позволяет предполагать, что одной из их
возможных функций является предохранение процессов транскрипции. Высокая
гидрофильность, высокое содержание данных белков и устойчивость этих
белков при кипячении позволяют предлагать, что они могут обеспечивать
особую микросреду, необходимую для выживания клетки в чувствительной зоне
сосудистого перехода во время замораживающего стресса (Houde et al.,
1995). Более того, установлено, что накопление белков семейства WCS,
кодирующего группу белков с молекулярными массами от 12 до 200 кДа, прямо
коррелирует с появлением устойчивости к замерзанию (Sarhan et al., 1997).
Как считается в настоящее время, ДНК и РНК -шаперонами являются и
известные в настоящее время семейства ДНК- и РНК- связывающих белков
холодового шока, изученные у млекопитающих (Danno et al., 1997; Nishiyama
et al., 1997; Cullen et al., 1997) и бактерий (ChapotChartier et al.,
1997; Franco et al., 1997; Li et al., 1997). В частности показано, что
CspA связывается с РНК в качестве шаперона (Jiang et al., 1997). При этом
CspA не связывается специфически с определенными последовательностями
РНК, а связывается с любой РНК размером больше 74 нуклеотидов и
предотвращает образование вторичной структуры РНК при низкой температуре,
что может быть необходимо для эффективной трансляции мРНК при низкой
температуре и регулировать транскрипцию (Jiang et al., 1997; Graumann et
al., 1997).
С другой стороны, при исследовании бактериальных белков холодового шока
установлено, что многие из них являются ДНК- и РНК- связывающими белками
с регуляторными функциями. В частности, такими белками являются CspA из
