Введение к работе
Актуальность проблемы В последнее время изменение проницаемости митохондриальных мембран привлекает большое внимание в связи с тем, что разобщение окислительного фосфорилирования и набухание матрикса митохондрий являются событиями, предшествующими открытию в митохондриях высокопроницаемой поры ("Permeability transition роге"), высвобождению цитохрома с и инициации программированной клеточной смерти Ведущую роль в изменении проницаемости играют ионы кальция, повышение содержания которых в цитозоле в стрессовых условиях приводит к тому, что они начинают поступать в митохондрии, а увеличение их содержания в мито-хондриальном матриксе в момент стресса может достигать такой концентрации которая приводит к способности этих ионов связываться со свободными жирными кислотами с образованием комплекса жирной кислоты и ионов Са~ , что в свою очередь и индуцирует набухание органелл, открытие поры и индукцию программированной клеточной смерти Механизм индукции митохондриальной поры у растений мало изучен Существование классической циклоспорин А-чувствительной поры в растительных митохондриях до сих пор обсуждается, а данные о влиянии стрессовых факторов на процессы, происходящие при открытии высокопроницаемых пор у растений и приводящие к клеточной гибели, фрагментарны
Цель и задачи исследований Целью настоящей работы было изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса
Для достижения поставленной цели необходимо было решить СТЄ-дующие задачи
-
изучить чувствительность дыхания митохондрий проростков злаков с различной степенью холодоустойчивости к специфичному ингибитору высокопроницаемой митохондриальной поры - циклоспорину А и индуктору поры - ионам Са"*,
-
исследовать влияние кратковременного и длительного низкотемпературных воздействий, окислительного стресса и сочетания этих факторов на жизнеспособность клеток, рост и выживание пророс і ков озимой пшеницы,
-
из>чить чувствительноеіь дыхания митохондрий озимой пшеницы, изолированных из проростков, подвергнутых стрессовым воздействиям, к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран,
-
исследовать набухание митохондрий озимой пшеницы, изолированных из проростков, подвергнутых стрессовым воздействиям, и оценить его чувствительность к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран,
5) установить возможность существования циклоспорин А-
чувствительной поры в митохондриях проростков озимой пшеницы и изучить
изменение ее свойств при низкотемпературном и окислительном стрессах
Научная новизна Изучено изменение проницаемости митохондри-альных мембран растений в стрессовых условиях Впервые показано, что в митохондриях озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы существует регулируемая Са~-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора Установлено что способность циклоспорина А ингибировать процессы дыхания и набухания митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы исчезает после низкотемпературного воздействия и появляется после следующего за низкотемпературным окислительного стресса, что позволяет предположить изменение свойств митохондриальной поры в условиях стресса В набухании митохондрий озимой пшеницы как в нормальных, так и стрессовых условиях принимает участие АДФ/АТФ-антипортер Кратковременное холодовое воздействие приводит к повышению вклада в набухание митохондрий разобщающего белка PUMP, что обусловлено увеличением содержания в митохондриях свободных жирных кислот Впервые установлено что в митохондриях озимой пшеницы высокопроницаемая Са~ '-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора является и пальмитат-зависимой
Теоретическая и практическая значимость работы Полученные данные вносят вклад в понимание механизмов регуляции энергетического метаболизма растений в стрессовых условиях Обнаружение в митохондриях злаков Саг -зависимой и циклоспорин А-чувствительной поры и изменение ее свойств при холодовом и окислительном воздействиях значительно расширяет и дополняет имеющиеся знания о процессах, предшествующих инициации программы клеточной смерти в растительной клетке
Полученный экспериментальный материал открывает перспективы для дальнейших исследований в области изучения программированной клеточной смерти растений
Публикации и апробация работы По материалам диссертации опубликовано 15 работ Результаты исследований по теме диссертации были представлены на XLIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2005), на международной конференции «Plant Mitochondrial Biology» (Obernai, France, 2005), на 14-ой европейской биоэнергетической конференции (ЕВЕС) (Москва, 2006), на Всероссийской научной конференции «Структура и экспрессия митохонд-риального генома растений» (Иркутск 2006), на втором международном симпозиуме «Сигнальные системы клеток растений роль в адаптации и иммунитете» (Казань, 2006), на VI съезде общества физиологов растений России (Сыктывкар, 2007), на Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды» (Иркутск, 2007), на научной сессии СИФИБР СО РАН (2006)
Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 179 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 32 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной
