Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение рецепции и трансдукции цитокининового сигнала представляет значительный интерес ввиду ключевой роли цитокининов в развитии растений (Skoog, Miller, 1956; Mothes, 1962; Кулаева, 1973, 1982, 1995). Эти гормоны вовлечены в регуляцию таких важных физиологических процессов, как деление клеток, рост клеток листа, биогенез хлоропластов, индукция стеблевого морфогенеза, старение листьев, а также в реакции растений на внешние воздействия. Физиологические эффекты цитокининов хорошо охарактеризованы, однако этот класс растительных гормонов изучен недостаточно и механизм их действия до конца не раскрыт. За последние годы достигнуты значительные успехи в изучении этой проблемы. Получены данные о реализации цитокининового сигнала в клетках листьев ячменя и проростков кукурузы через ядерный белок-рецептор, который в комплексе с цитокинином регулирует транскрипцию (Kulaeva et al., 1995, 1998; Каравайко и др., 1995; Бровко и др., 1996). Показано участие протеинкиназ, связанных с хроматином, в ответе листьев на цитокинин (Селиванкина и др., 1988). Установлено, что протеинкиназы бикомпонентной регуляторной системы вовлечены в передачу цитокининового сигнала (Kakimoto, 1995; Brandstatter andKieber, 1998; Imamura et.al., 1998, 1999). Продемонстрировано возможное участие G-белков в ответе растительных клеток на цитокинин (Novikova et.al., 1999). Получены доводы в пользу присутствия в клетках наряду с ядерными мембранных рецепторов цитокининов (Plakidou-Dymock et.al., 1998).
Поскольку изученные до сих пор рецепторы природного цитокинина -/иракс-зеатина, участвующие в регуляции транскрипции, выделены из однодольных растений (Kulaeva et al., 1995, 1998; Бровко и др., 1996), актуальным было исследовать возможное вовлечение подобных белков в регуляцию транскрипции у двудольных растений, в частности, у Arabidopsis thalcana. Представлялось существенным изучить ответ транскрипционной
системы на цитокинин и участие в нем цитокинин-связывающих белков у Arabidopsis thaliana в возрастном аспекте.
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении особенностей ответа на цитокинин транскрипционной системы из листьев Arabidopsis thaliana. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
-
изучить систему элонгации транскрипции in vitro, содержащую хроматин и связанную с ним РНК-полимеразу I из розеточных листьев Arabidopsis thaliana в онтогенезе растений;
-
изучить действие цитокинина (6-БАП) на активность связанных с хроматином РНК-полимеразы I и протеинкиназ в листьях растений Arabidopsis thaliana разного возраста;
-
исследовать активность цитокинин-связывающих белков из листьев растений Arabidopsis thaliana разного возраста в гомологичной и гетерологичной транскрипционных системах с использованием хроматина из' листьев арабидопсиса и ячменя;
-
изучить влияние цитокинина на транскрипционную систему, содержащую хроматин из этилен-нечувствительных мутантов Arabidopsis thaliana (eti5 и etrl).
Научная новизна. С помощью транскрипционной системы, содержащей хроматин и связанную с ним РНК-полимеразу I из розеточных листьев Arabidopsis thaliana показано, что листья арабидопсиса отвечают на цитокинин в течение всего изученного периода онтогенеза (от 14 до 63 дней). При этом обнаружены существенные возрастные особенности транскрипционной системы, содержащей хроматин и связанную с ним РНК-полимеразу I из молодых растущих, закончивших рост и стареющих розеточных листьев Arabidopsis thaliana. Установлены возрастные различия в ответе системы на цитокинин. Обнаружено участие ЦСБ 67 кД, выделенного из розеточных листьев растений Arabidopsis thaliana разного возраста, в регуляции элонгации транскрипции. Впервые показано изменение функциональной активности ЦСБ из листьев арабидопсиса в ходе онтогенеза.
Практическая значимость. Обнаруженные в работе возрастные особенности в ответе листьев Arabidopsis thaliana на цитокинин, которые включают в себя как функциональную активность предполагаемых рецепторов цитокинина, так и реакцию на фитогормон транскрипционной системы, важны для разработки теоретических основ практического применения соединений с цитокининовой активностью.
Апробация диссертационного материала. Материалы диссертации были представлены на IV съезде ВОФР (Москва, 1999 г.) и на 12-м конгрессе FESPP (Будапешт, 2000 г.)
Публикации. Материал диссертации изложен в 10 публикациях.
Объем и структура работы. Диссертация изложена na/.i.Y:..страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка цитированной литературы, который включает 'л.тГГ..наименований. Экспериментальные данные представлены в виде 26 рисунков и 9 таблиц.
