Введение к работе
Актуальность темы. Многие подвижные организмы имеют жгутики и обнаруживают способность к направленному движению. В настоящее время накоплен большой фактический материал, касающийся различных аспектов поведенческих реакций одноклеточных организмов. Подробно изучена функциональная и молекулярная организация системы хемотаксиса у бактерий (Hess et al., 1988, Tisa, Adler, 1992). Однако среди одноклеточных эукариот, демонстрирующих способность к направленному движению, регуляторные механизмы хемотаксиса изучены только у клеточного миксомицета Diciyostelium discoideum (Gerish, 1987, Kuwayama et al., 1993) и простейших p. Paramecium (van Houten, 1977, Francis, Hennessey, 1995).
В изучении фоторегуляции движения одноклеточных зеленых водорослей достигнуты значительные успехи: установлена родопсиновая природа фоторецептор-ного пигмента (Foster et al., 1984), выявлена роль фотоэлектрических процессов в трансдукции светового сигнала (Litvin et al.., 1978, Harz, Hegemann, 1991).
Реакции хемотаксиса водорослей изучены слабо, и до настоящего времени исследовалась в основном феноменология этого явления. Хемотаксис водорослей наиболее подробно изучен на примере поведения гамет при половом размножении, установлена химическая природа ряда аттрактантов. Механизм хемотаксиса практически не исследовался.
В лаборатории микробиологии Биологического научно-исследовательского института СПбГУ на протяжении ряда лет исследуются поведенческие реакции одноклеточных зеленых водорослей. Были получены предварительные данные, свидетельствующие о наличии у Chlamydomonas reinhardtii хемотаксиса к некоторым сахарам. Изучение поведенческих ответов у С. reinhardtii, которая является модельным объектом в биологии одноклеточных фототрофных эукариот, представляло интерес с точки зрения выявления механизмов регуляции направленного движения в ответ на хемосенсорные сигналы.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключалась в изучении направленного движения С. reinhardtii в ответ на хемосенсорные стимулы. В связи с этим были сформулированы следующие задачи исследования:
1. Выявить соединения, являющиеся хемоэффекторами для клеток
Chlamydomonas reinhardtii.
-
Изучить механизмы ориентации клеток в реакциях хемотаксиса.
-
Провести анализ возможных механизмов передачи хемосенсорных сигналов к жгутиковому аппарату; исследовать характер биоэлектрических процессов в клетках при одновременном действии на них хемо- и фотостимулов.
Научная новизна работы. Впервые установлено, что подвижные клетки С. reinhardtii обнаруживают способность к хемотаксису к соединениям органической природы. Получены данные, свидетельствующие об участии кальциевых каналов L-типа в регуляции хемотаксиса С. reinhardtii. Выявлен уникальный механизм ориентации клеток в реакциях хемотаксиса, основанный на функциональной неидентичности цис- и транс-жгутиков. Впервые установлена ядерная локализация генов, контролирующих хемотаксис водорослей.
Практическое значение работы заключается в том, что на основе факта временного подавления фототаксиса хемоаттрактантами разработан метод отбора хемотактических мутантов, создана коллекция мутантов с нарушенными реакциями хемотаксиса, которая может быть использована для изучения различных аспектов физиологии подвижности и поведения.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены на III съезде ВОФР (С.-Петербург. 1993), 7 Международной конференции по клеточной и молекулярной биологии хламидомонады (Регенсбург, Германия, 1996), 1 Европейском фикологическом конгрессе (Кельн, Германия, 1996), конференции по автотрофным микроорганизмам (Москва, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех разделов, включающих обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты и их обсуждение; заключения и выводов. Список литературы