Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Абсцизовая кислота (АБК) играет важную роль в регуляции роста растений и в ответной реакции на различные биогенные и абиогенные стрессоры. Существующие данные предполагают участие сигнальных систем клеток в ответе на действие АБК. В плазмалемме обнаружен белок (рецептор), характеризующийся высокой степенью сродства к АБК. АБК индуцирует репрограмирование экспрессии генов и синтеза «защитных» белков, что определяет повышение устойчивости растений к различного рода стрессорам. К возможным медиаторам осуществления ответной реакции на АБК относят Са +, К+, Н* и циклическую АДФ-рибозу (Owen, 1988; Quatrano et ai, 1994; Heimovaara-Dijkstra et al, 1996). Показано, что в механизм действия АБК включен МАР-киназный сигнальный каскад (Knetch et al., 1996).
Существенным этапом передачи сигнала по системе вторичных посредников является фосфорилирование белков, которое играет кардинальную роль в регуляции многих клеточных процессов эукариот. В настоящий момент доказана роль процессов фосфорилирования-дефосфорилирования белков в клетках прокариот и всех эукариот, включая дрожжи, животные и растения (Cohen et al,1995; Hunter, 1995; MacKintosh et al, 1990; Kauss et al, 1991; Cohen, 1992; Каримова, 1994; Тарчевский, 2000; и др.). Сведения об АБК-индуцированном фосфорилировании белков немногочисленны и получены с помощью ингибиторного анализа. Несмотря на доказательство участия Са2+ в механизмах действия АБК, измеренные изменения поглощения Са2+ при действии АБК в различных растениях были неоднозначны, а в некоторых случаях показано отсутствие действия АБК. Сведения о влиянии АБК на цАМФ-систему в растениях к началу нашего исследования отсутствовали.
Цель и задачи исследовапия. Целью нашей работы было изучение участия цАМФ- и Са2+- сигнальных систем в АБК-индуцированном ответе клеток растений. В задачи исследования входило: 1) изучить влияние АБК на содержание цАМФ в тканях растений, а также на протеинкиназную активность и фосфорилирование белков; 2) выявить вклад различных механизмов изменения и поддержания Са гомеостаза в цитозоле клеток растений при действии на них АБК: Са ^-каналов (с помощью блокаторов), Ыа+/Са2+-обменника при наличии градиента Na между клеткой и средой.
Научная новизна работы: Впервые показано АБК-индуцированное снижение содержания цАМФ в клетках растений и интенсивности секреции цАМФ в среду; а также изменения цАМФ-зависимой протеинкиназной активности, зависящие от времени воздействия АБК. Впервые показаны АБК-индуцированные изменения профиля фосфорилированных полипептидов, которые были различными при оптимальной температуре и при гипотермии. Впервые показано беспрецедентно сильное АБК-индуцированное повышение относительного уровня фосфорилированности полипептида (ОУФП) 10 кД при гипотермии. цАМФ также повышал за 2 часа действия гипотермии in vivo ОУФП 10 кД. АБК вызывала кратковременное повышение поглощения Са2+ клетками, сменяющееся понижением или отсутствием изменения транспорта Са+. Показано АБК-индуцированное изменение соотношения активностей Са ^транспортирующих систем клеток растений во времени: Са2+-каналов, Ыа+/Са2+-обменника.
Практическая значимость работы: Полученные результаты вносят вклад в понимание физиолого-биохимических механизмов, лежащих в основе регуляции клеточной активности растений и могут использоваться для разработки приемов повышения устойчивости растений с помощью препаратов, содержащих АБК и соли кальция. Полученные результаты можно использовать при чтении лекций в учебном процессе.
Апробация работы: Материалы диссертации доложены на 10 конгрессе федерации европейских физиологов растений FESPP, Florence, Italy, 1996; на Российско-Германской школе молодых ученых, Пущино, 1997; на П(Х) Съезде Русского Ботанического Общества, С.-Петербург, 1998; на Международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация», Пущино, 1998; на VI Съезде общества физиологов растений России (международная конференция), Москва, 1999; на международном конгрессе нейрохимиков ISN/ESN-Meeting, Берлин, Германия, 1999; на итоговых конференциях КИББ КНЦ РАН (1998,1999).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок, 5 таблиц. Список литературы включает 154 наименований, из них 116 иностранных.
