Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Биологические мембраны представляют собой высокоизбирательные барьеры проницаемости. Поток молекул и ионов между клетками и окружающей средой строго регулируется. Важнейшим и наиболее изученным механизмом активного тран спорта ионов через плазматическую мембрану (ИМ) растительных клеток является протон-транслоцирующая АТФаза. Ее функции исследовали in vivo, на интактных клетках, и in vitro, на препаратах различного уровня структурной организации: выделенных везикулах плазмалеммы, белковых препаратах, протеолипосомах {Serrano, 1989, 1990; Palmgren, Harper, 1999]. Градиеігг электрохимического потенциала протонов (ЛцН*), генерируемый Я+-АТФазой, используется во вторично-активных транспортных процессах. Сопряжение транспорта ионов натрия с переносом протонов за счет ЛцН+ осуществляет Na+/H+ антииортер. Н% АТФаза и Na+/H+ анти портер рассматриваются как универсальная Na+-транспортирующая система,
В отличие от Н+-ЛТФазы, Ыа*-транспортирующие АТФазы в ПМ. зукариот растительного происхождения обнаружены сравнительно недавно у таких объектов, как галотолераитные водоросли Tetrmelmis viridis [Balnokm, Popova, 1994} и Heierosigma akashiwo [Wada ct al., І989}. Ыа*-АТФазы двух названных организмов относятся к АТФазам Р-тина и образуют в ходе каталитического цикла фосфоинтермедиат [Shono et al., 1995; Popova el al., 1998; 1999]. Вместе с тем, эти фермента различаются но ряду параметров, в частности, по молекулярной массе и некоторым функциональным характеристикам.
В целом, механизмы транспорта ионов у галотолерантных водорослей, и особенно Na+-транспортирующие механизмы, изучены слабо. Одним из наиболее интересных объектов для изучения транспорта Na+ через ллазмалемму являются клетки водорослей рода Dunaliella. Представители этого рода относятся it
НАУЧНАЯ е.-!5Л:-ЮіТКА
МоС:(,сєльс«охзі. академии
>**, К. А, Тк-лрчзова
экстремально галотолсрамтным организмам, и наличие Иа^-помпы давно предполагалось в их ПМ. Однако попытки выделить функционально-активную по отношению к транспорту ионов. плазмалемму клеток Dunaliella и идентифицировать Ыа*-помпу и другие ион-транспортиру ющие системы оказались неудачными.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы было исследование транспорта ионов через ПМ галотолерантной водоросли DunaUella marilima, в частности, изучение АТФаз, вовлеченных в транспорт Na и Н . Непосредственно в задачу работы входило:
1. Исследовать транспорт Na* на интактных кпегкахІХтагШта.
-
Выделить мембранную фракцию, обогащенную везикулами ПМ, функционально активными по отношению к транспорту ионов.
-
С использованием мембранных препаратов идентифицировать Na*-транспортирующую АТФазу и Н*-транспортирующую АТФазу в ПМ Dmarttima.
-
Исследовать функции транспортных АТФаз ПМ, а также их роль в электрогенезе этой мембраны,
5. Функционально идентифицировать Na+/H* антипортср ПМ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате проведенной работы впервые из клеток
галотолерантной водоросли D.marttima выделена мембранная фракция,
обогащенная функционально-активными везикулами плазмал ем мы. Полученные
везикулы сохраняют барьерные свойства по отношению к ионам 1-І и NaT и
. t:.- " .: 'L
обладают Н*- и Ш*-транслоцирующмми активностями. Установлено, что в ПМ
D.mariiima функционируют Н+-АТФаза и Na7H+ анти портер. На интактных клетках н везикулах плаз мал ем мы показано, что в условиях, когда АцН4 на мембране отсутствует, выведение Na+ из клетки осуществляется первично-активной системой - На*-транспортирующей АТФазой, Н+- и №*-АТФазы
электрогенны, относятся к АТФазам Р-типа н по основным характеристикам
сходны с таковыми другой гапотолерантной водоросли, Tetrasetmisviridis.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Полученные результаты могут быть использованы для развития исследовании в области солеустойчивости растений. Уникальность Dunalieltct как модели для изучения ионного транспорта через ПМ делает возможным использование данных научных и методических разработок в исследованиях различного профиля, Проводимых на галотолерантных микроводорослях в качестве объекта.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований были доложены на IV съезде ОФР России (Москва, 1999), 12 Международном совещании по биологии мембран растительной клетки (USA, Madison, 2001), Международном симпозиуме "Растение в условиях стресса" (Москва, 2001).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора 'литературы, экспериментальной части, заключения и выводов. Работа содержит 2 таблицы, 24 рисунка; список литературы включает 139 наименований.
