Салицилат приводил к экспрессии стероидной сульфо-трансферазы, вызывающей подавление брассиностероидной активности [Rouleau et al., 1999]. В то же время синтез стеро­идной гидроксилазы семейства цитохромов Р-450, играющей центральную роль в синтезе брассинолида, не изменялся под влиянием экзогенных салицилата, этилена и жасмоната, но авторегулировался брассинолидом [Mathur et al., 1998].

Использование мутантов растений позволило установить, что жасмонат и этилен "включают" одни сигнальные пути, а салицилат - другие [Dong, 1998], однако были также установ­лены различия в особенностях протекания ответных реак­ций, вызванных жасмонатом и этиленом [Penninckx et al., 1998]. На растениях арабидопсиса было показано, что сали­цилат и жасмонат вызывают аддитивный защитный ответ на инфицирование патогенами, но не в тех случаях, когда иссле­довались мутанты с заблокированным салицилатным или жасмонатным сигнальными путями [Van Wees et al., 2000]. Авторы считают, что эти пути являются комплементарными и нет оснований говорить об их пересечении (cross-talk) и пе­ретоке сигналов из одного в другой.

О степени автономности или взаимовлияния сигнальных путей, "включаемых" различными стрессовыми фитогор-монами, можно судить по индуцированию ими образования различных транскриптов и синтеза различных белков. Так, у листьев редиса под влиянием метилжасмоната и этилена активировалась экспрессия генов дефенсинов [Terras et al., 1998; Shah et al., 1999], но не защитных белков PR1, а сали­циловая кислота вызывала активацию локального синтеза PR1, но не системного синтеза дефенсинов. В то же время метилжасмонат не действовал на синтез некоторых изо-форм дефенсинов [Epple et al., 1997]. Как правило, салици­ловая кислота не индуцировала образование дефенсинов [Epple et al., 1997; Terras et al., 1998; Shah et al., 1999].

У томатов салицилат ингибировал, а абсцизовая кисло­та и системин активировали синтез мРНК леициновых ами-нопептидаз, вызванный повреждением тканей, причем два последних фитогормона действовали синергично. В то же время синтез ингибиторов протеиназ не зависел от экзоген­ной абсцизовой кислоты [Chao et al., 1999].

К сожалению, упомянутые исследования, в которых проводилось сравнительное изучение влияния различных

Рис. 39. Схема влияния абсцизовой (АБК), салициловой (СК) и жасмоновой (ЖК) кислот на синтез полипептидов [Тарчевский и др., 2001]

ЛОГ - липоксигеназная сигнальная система; МАРК - МАР-киназ-ная сигнальная система; НАДФН-О - НАДФН-оксидазная сигнальная система; ПЛ - плазмалемма; ФК - фосфатидатная сигнальная система; цАМФ - аденилатциклазная сигнальная система; Са²⁺ - кальциевая сиг­нальная система; NO-S - NO-синтазная сигнальная система

---

фитогормонов на синтез белков у одного и того же объек­та, являются исключением. Как правило, анализируется действие только одного фитогормона. Это побудило нас предпринять сравнительное исследование влияния на син­тез белков нескольких стрессовых фитогормонов - абсци-зовой, салициловой и жасмоновой кислот [Тарчевский и др., 2001].

Экзогенные абсцизовая и салициловая кислоты индуци­ровали образование новых белков 19 и 29 кДа у проростков гороха (рис. 39). Экзогенный жасмонат вызывал появление двух новых полипептидов 29 и 96 кДа и исчезновение поли­пептида 104 кДа. Из результатов проведенных исследова­ний следует, что образование нового полипептида 29 кДа, интенсивно метящегося и не проявляющегося на радиоавто­графах гелей контрольного варианта, - характерный ответ на действие всех исследовавшихся нами стрессовых фито­гормонов, так же как усиление интенсивности синтеза по­липептида 25 кДа и торможение синтеза полипептида 45 кДа [Тарчевский и др., 2001]. Это, по-видимому, можно рассматривать как неспецифический ответ растений. Были обнаружены и различия в наборе образующихся полипеп­тидов и интенсивности их синтеза. Так, при действии жасмо­новой кислоты наблюдалось появление полипептида 96 кДа, исчезновение белка 104 кДа и усиление образования полипептидов 35 и 71 кДа, чего не наблюдалось при обра­ботке растений другими фитогормонами.

Сопоставляя данные литературы с полученными нами результатами, необходимо обратить внимание на то, что две важнейшие сигнальные системы (липоксигеназная и НАДФ-оксидазная) "включаются" каждым из исследовав­шихся нами стрессовых фитогормонов. По всей вероятно­сти, это и определяет неспецифичность ответа со стороны части генома клеток (образование нового полипептида 29 кДа, усиление синтеза полипептида 25 кДа и торможение синтеза полипептида 45 к Да). Специфичность экспрессии генов и вследствие этого включения [¹⁴С]-лейцина в поли­пептиды может объясняться своеобразием индукции от­дельными фитогормонами различных сигнальных систем клеток.

РЕГУЛЯЦИЯ ИОННЫХ ПОТОКОВ

ИНТЕРМЕДИАТАМИ СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Тот факт, что блокаторы ионных каналов ингибировали синтез фитоалексинов [Ward et al., 1995; Roos et al., 1998], свидетельствует об участии ионов в работе сигнальных сис­тем клеток и формировании ответа на инфицирование рас­тений патогенами. Это положение подтверждается также фактами "включения" синтеза фитоалексинов (даже при отсутствии элиситоров) целым рядом ионофоров, способ­ных переносить в клетку из окружающей среды протоны или ионы кальция, а также отсутствием действия элисито­ров при "декальцинировании" или "депротонизации" среды. Для исследования роли ионных потоков в сигнальном мета­болизме клеток применяют такие ионофоры, как 2,4-динит-рофенол (протонофор), валиномицин (специфический К⁺-переносчик), нигерицин (К⁺/Н⁺-обменник), моненсин (Ка⁺/Н⁺-обменник), А23187 (специфический Са²⁺-перенос-чик), иономицин (специфический Са²⁺-переносчик); канало-формеры грамицидины А и Д (образуют каналы, через ко­торые проходят Н⁺, К⁺), полиеновые антибиотики амфоте-рицин и нистатин (образуют поры, через которые проходят катионы и анионы); блокаторы ионных каналов тетраэтил-аммоний (блокирует К⁺-каналы), верапамил и нифедипин (блокируют Са²⁺-каналы), лантаниды (блокируют прак­тически все каналы; но чаще всего используются для блока­ды Са²⁺-каналов), этакриновая кислота (блокатор анион­ных каналов). Используются также ингибиторы (эритро-зин В, диэтилстилбестрол, ванадат) и активаторы (фузикок-цин) Н⁺-АТФаз.

---

Очень важно, что изменения концентраций ионов и свя­занной с ними трансмембранной разности потенциалов -

---

преходящи, так же как многие более поздние метаболиче­ские ответы клеток на действие элиситоров. Подавление со временем возбуждения клетки, индуцированного внешним сигналом, является одним из основных принципов регуля­ции биологических систем. Выяснение механизмов или "ры­чагов" такой супрессии - одна из очень важных задач фи­зиологии растений. Можно предположить, что если ранняя активация сигнальных систем клеток зависит от трансмем­бранного изменения концентраций определенных ионов, то они, в свою очередь, могут испытывать на себе регулирую­щее действие со стороны сигнальных систем.

Действительно, происходит активация ионных каналов относительно небольшими концентрациями интермедиа-тов сигнальных систем. Показана активация кальциевых каналов интермедиатами сигнальных систем: аденилатцик-лазной (цАМФ), кальциевой (ИФ₃ и ИФ₄, Са²⁺), NO-син-тазной (цАДФРиб и цГМФ) [Авдонин, Ткачук, 1994]. От­мечено также ингибирование кальциевых каналов интер­медиатами липоксигеназной системы (полиеновыми жир­ными кислотами и их гидропероксипроизводными) [Авдо­нин, Ткачук, 1994], а также повышенными концентрация­ми ионов кальция (случай автокаталитического подавле­ния нарастания ионов кальция в цитоплазме).

Все большее автокаталитическое повышение концент­раций указанных вторичных посредников приводит к акти­вации кальциевых насосов клетки, выводящих эти ионы из цитозоля (см. рис. 13) и, таким образом, снижающих их ак­тивирующее влияние на сигнальные системы. Стимуляция кальциевых и протонных помп вызывает реполяризацию мембран (плазмалеммы и тонопласта). К такому же эф­фекту должны приводить активация калиевых каналов (на­пример, повышающимися концентрациями цАМФ) и усили­вающийся выход СГ. Повышают активность Н⁺-АТФаз плазмалеммы ионы кальция, лизофосфолипиды [Li et al., 1994а; Scherer, 1996a,b], полиеновые жирные кислоты [Scherer, 1996], цАМФ и цГМФ, причем два последних сиг­нальных интермедиата могут прямо, минуя стадию актива­ции протеинкиназ, связываться с белками ионных каналов (цАМФ- и цГМФ-зависимых каналов) [Li et al., 1994a; Дячок и др., 1997]. Имеются также противоположные данные о влиянии на активность мембранных Н⁺-АТФаз [Владими-

ров, 1998] низких и высоких, но физиологических концент­раций ионов кальция.

Промежуточные продукты различных сигнальных сис­тем могут оказывать влияние на функционирование ион­ных каналов и помп непосредственно или с помощью соот­ветствующих протеинкиназ [Conrath et al., 1991; Li et al., 1994b]. Кальциевые каналы активируются такими сигналь­ными интермедиатами, как ИФ₃, ИФ₄ [Gilroy et al., 1990, 1993; Trewavas, 1999; и др.], цАМФ [Авдонин, Ткачук, 1994; Дячок и др.,1997; Volotovsky et al., 1998], цАДФ-рибоза, цГМФ [Авдонин, Ткачук, 1994; Volotovsky et al., 1998]. Са²⁺-АТФазы активируются Са²⁺-кальмодулином, но ингибиру-ются гидропероксипроизводными полиеновых жирных кис­лот [Владимиров, 1998]. Активируют [Scherer, 1996a,b; Ши-шова, 1999] (или ингибируют [Шишова, 1999]) Н⁺-АТФазу плазмалеммы повышенные концентрации ионов кальция (Kinoshita et al., 1995; Scherer, 1996a,b], Са²⁺-зависимые про-теинкиназы [Schaller, Oeckingb, 1999], лизофосфатиды, по­лиеновые жирные кислоты [Scherer, 1996a,b], цАМФ и цГМФ [Palmgren, 1991; Vera-Estrella et al., 1994]. Выход ионов калия из клеток усиливается под влиянием цАМФ, активирующего протеинкиназы и с их помощью - калие­вые каналы плазмалеммы [Li et al., 1994a; Tang, Hoshi, 1999].

---

Следующая за изменением ионных потоков местная де­поляризация плазмалеммы, вызванная разрушением клеток листогрызущими насекомыми и другими способами меха­нического повреждения, приводит к распространению элек­трического импульса, которое захватывает соседние клет­ки и проводящую систему растений и может участвовать в индукции системного иммунитета в удаленных от места пов­реждения участках растений [Stankovic , Davies, 1996].

Деполяризация ПЛ представляет собой сдвиг мембран­ного потенциала покоя от (-140...-200 мВ) до более поло­жительных значений под влиянием различных воздействий, в том числе элиситорных сигналов. Существует несколько механизмов, от функционирования которых зависит депо­ляризация плазмалеммы и тонопласта: активация кальцие­вых каналов, анионных каналов, ингибирование протонной АТФазы и др. Имеются потенциалзависимые Са²⁺-каналы, потенциалзависимые К⁺-каналы, анионные каналы с отно­сительно малым (секунды) или более продолжительным

---

Смотрите также файлы

• Элементарная ботаника (ЭБ3) (ПВ+).doc

• Элементарная ботаника (ЭБ1) (ЗО).doc

• Положення+правки-3.doc

• metodichka_z_selektsiyi (1).doc

• moy_otchet.doc