Введение к работе
Актуальность темы: В клетках растений одновременно идут реакции синтеза (анаболические) и деградации (катаболические) биополимеров и липидов. В стрессовых условиях реакции катаболизма усиливаются. Продукты катаболических реакций выполняют разнообразные функции, одна из которых - сигнальная (Тарчевс-кий, 1991; Гречкин, 1992). Некоторые продукты деградации липидов являются гормонами (жасмонат, метилжасмонат, абсцизовая кислота и др.); они регулируют в клетках важнейшие процессы транскрипции и трансляции (Neumann et al . , 1989; Parthier, 1990 и др. ).
Особой группой мембранных липидов являются олигопреноиды, функционирующие 8 хлоропластах и митохондриях самостоятельно или в составе более сложных соединений. Работ об их катаболизме относительно немного. Наибольший интерес представляют данные о деградации В-каротина в модельной системе с липоксигеназой, выделенной из сои (Simpson et al., 1976). При этом идентифицированы: моноэпоксиды В-каротина, конъюгаты полиеновых кетонов, апокаротинали (Сзо и С27) и, что представляет для нас наибольший интерес, С—Сіs -кетон, имеющий структурное сходство с 20-углеродными ретиноидами. Последующие исследования показали возможность деградации В-каротина до ретиноидов в высших растениях (Karnaukhov, 1990) и водорослях (Saranak, 1989; Saranak, Foster, 1994). В клетках животных В-каротин подвергается энзи-матическому превращению в ретиналь при участии фермента 15,15'-диоксигеназы (ЕС 1.13.11.21), которому также, как и ли-поксигеназе, необходим 0г для окисления. Продукты деградации В-каротина - ретиноиды - помимо своего основного назначения (зрительные пигменты), выполняют в клетках животных роль регуляторов разнообразных процессов: синтеза белка, нуклеиновых кислот, транспортных процессов и т.д. (Афанасьев, 1983). Показано, что они обладают антиканцерогенным действием (Peto et al., 1981 ).
Нужно заметить, что время жизни фотосинтетических пигментов
- 4 -относительно невелико, особенно при стрессах, и выяснение возможной роли регуляторной (сигнальной) роли интермедиатов катаболизма каротина является чрезвычайно актуальной задачей для понимания особенностей формирования стресс-реакции и регуляции процессов жизнедеятельности растений.
Цель и задачи исследования: Целью нашей работы было изучение особенностей действия 6-каротина и продуктов его деградации: ретинола, ретиналя и ретиноевой кислоты (ретиноидов) на рост растений и отдельные стороны метаболизма клеток растений. В задачи исследования входило изучение влияния В-каротина и ретиноидов на:
-
прорастание семян различных растений, рост отдельных органов и накопление биомассы в культуре клеток;
-
синтез белков;
-
протеинкиназную активность и фосфорилирование белков растений.
Научная новизна: Впервые исследовано действие ретиноидов на ростовую функцию растений, синтез белков и их фосфорилирование. Показано, что продукты деградации В-каротина обладали активирующим прорастание семян действием. Наблюдался синергизм действия ИУК и ретинола в стимуляции роста колеоптилей пшеницы. Ретинол, изменяя соотношение 14С в образующихся из меченых аминокислот полипептидов, усиливал радиоактивность фракции полипептидов
17 и 47 кД колеоптилей пшеницы и уменьшал 19, 25, 28, 30, 38, и 55 кД. При совместном действии ретинола и ИУК значительно увеличивалась удельная активность фракций полипептидов 17 и 38 кД по сравнению с контролем. Ретиналь стимулировал цАМФ-зависи-мую протеинкиназную активность, одновременно подавляя активность Са2*-зависимых протеинкиназ в листьях гороха. 2 мМ раствор этанола стимулировал Са2 -зависимую протеинкиназную активность и рост колеоптилей пшеницы.
Практическая значимость: Полученные результаты вносят определенный вклад в понимание взаимоотношений анаболических реакций с реакциями катаболизма. Полученные результаты могут быть
- 5 -использованы в биотехнологии как основа для поиска новых способов регуляции роста культур клеток и тканей и в практике сельского хозяйства для повышения интенсивности ростовых процессов растений.
Апробация работы: Результаты работы доложены на Отчетном Совещании Центрального совета Всесоюзного биохимического общества и национального комитета советских биохимиков (Казань, 1988); на II Всесоюзной конференции по регуляторам роста и развития растений (Киев, 1989); на II съезде Всесоюзного общества физиологов растений (Минск, 1990); на III съезде Всесоюзного общества физиологов растений (Санкт-Петербург, 1993); на III Международной конференции по регуляторам роста и развития растений (Москва, 1995); на итоговых научных конференциях КГУ (Казань, 1990, 1995); на отчетных конференциях Казанского института биологии КНЦ РАН (Казань, 1989 - 1995).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, одна работа находится в печати.
Объем и структура диссертации: Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения и выводов. Работа изложена на 1V2 страницах и содержит 12 таблиц и 35 рисунков. Список литературы состоит из 182 наименований, в том числе 107 на иностранном языке.
