Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсивное изучение строения биологических мембран привело к пониманию того, что клеточные мембраны крайне неоднородны. В настоящее время общепринятым является мнение о присутствии в мембранах липид-белковых микродоменов (рафтов). Рафты характеризуются как микродомены липидного бислоя клеточных мембран, обогащенные холестерином, сфинголипидами и насыщенными фосфолипидами. Большой интерес к исследованию рафтов связан с тем, что они необходимы для протекания многих жизненно важных процессов, таких как эндоцитоз, внутриклеточная передача сигналов, сортировка и доставка белков.
Не все изученные мембраны могут содержать рафты. Вакуолярная мембрана (тонопласт) - одна из наименее изученных мембран растительной клетки. Особенности биохимического состава и многообразие функций, выполняемых этой мембраной, позволило предположить, что тонопласт может содержать эти структуры. Есть все основания полагать, что обнаружение рафтов на вакуолярной мембране будет способствовать пониманию механизмов клеточной регуляции и передачи сигналов.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в выявлении и характеристике липид-белковых микродоменов (рафтов) тонопласта. В рамках этой цели были поставлены следующие задачи.
-
Методами флуоресцентной и конфокальной микроскопии показать присутствие на тонопласте липид-белковых микродоменов.
-
Подобрать методы выделения липид-белковых микродоменов из вакуолярной мембраны и доказать, что выявленные микродомены можно идентифицировать как рафты.
3. Охарактеризовать особенности состава рафтов тонопласта.
Научная новизна. Впервые на вакуолярной мембране показано
присутствие липид-белковых микродоменов - рафтов. Приведена система доказательств с использованием методов флуоресцентной и конфокальной микроскопии и специфических флуоресцентных меток, которые подтвердили, что выделенные структуры действительно обладают высокой упорядоченностью и повышенным содержанием стеринов. Изучены особенности липидного и белкового состава рафтов тонопласта, которые показали, что рафты вакуолярной мембраны имеют состав, характерный для рафтов из других растительных мембран.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты имеют большое значение для развития современных представлений
о принципах функционирования биологических мембран, так как вносят весомый вклад в понимание строения вакуолярной мембраны. Материалы диссертационной работы могут быть использованы при чтении курсов лекций по физиологии и биохимии растений в вузах на кафедрах соответствующего профиля. Данные, показывающие присутствие на вакуолярной мембране липид-белковых микродоменов, открывают дополнительные возможности изучения направленной регуляции процессов, в которых участвует вакуоль и вакуолярная мембрана.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 13-ой международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология -наука XXI века» (Пущино, 2009); III Всероссийском конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз - Россия 2010» (Нижний Новгород, 2010); III международном симпозиуме «Клеточная сигнализация у растений» (Казань, 2011); VII съезде общества физиологов растений России «Физиология растений - фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» (Нижний Новгород, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения полученных результатов, их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 104 страницах, содержит 4 таблицы и 12 рисунков; библиография включает 188 источников.