(минуты) временем деполяризации. Местное повышение концентрации ионов кальция, а также вызванное этим сни­жение величины трансмембранного электрического потен­циала могут привести к открыванию калиевых и анионных (хлорных) каналов [Trewavas, 1999] и транспорту этих ионов из цитоплазмы за пределы клетки или в тонопласт.

Очень важными мишенями действия цАМФ у живот­ных, помимо протеинкиназ А, являются циклонуклеотидре-гулируемые ионные каналы. Существуют доказательства того, что и у растений цАМФ может регулировать К⁺-кана-лы [Li et al., 1994a; Bolwell, 1995; Kurosaki, 1997], Са²⁺-кана-лы [Kurosaki et al., 1994; Volotovsky, 1998; Leng et ah, 1999], Cl-каналы [Gabriel et al., 1999], Н⁺-каналы [Bolwell, 1999] мембран клеток, возможно, минуя их фосфорилирование с помощью протеинкиназ [Bolwell, 1995; Walden,1998]. Более того, клонированные белки ионных каналов растений име­ли циклонуклеотидсвязывающие места [Bolwell, 1995; Leng et al., 1999]. Наличие в белках ионных каналов как кальмо-дулинсвязывающего, так и цАМФ-связывающего доменов позволяет сделать вывод о совместном влиянии аденилат-циклазной и кальциевой сигнальных систем на ионные по­токи в клетках [Arazi et al., 2000].

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Различные сигнальные системы могут включаться не только разными элиситорами, но даже одним элиситором. Так, криптогеин, секретируемый Phytophthora crypto-gea, связывается с рецептором (рецепторами) в плазмати­ческой мембране и индуцирует активацию нескольких сигнальных систем (МАР-киназной, кальциевой и супер-оксидсинтазной) [Allan, Fluhr, 1997; Lebrun-Garcia et al., 1999]. Обнаружена также активация криптогеином липок-сигеназной сигнальной системы [Rusterucci et al., 1999]. У гликопротеидного элиситора патогенного гриба Verticillium белковая часть обеспечивала сигнальные пу­ти, ведущие к синтезу фитоалексинов, а углеводная инду­цировала окислительный взрыв, зависящий главным об­разом от функционирования НАДФН-оксидазной сиг­нальной системы. Элиситор, продуцируемый Pseudomonas syringae, взаимодействует с рецепторной киназой, которая активирует несколько (по крайней мере три) факторов регуляции транскрипции [Zhou et al., 1997], что обеспечи­вает дивергенцию сигнального потока. Возможность по­добной дивергенции поддерживается и другими исследо­вателями (рис. 40), учитывающими факты множествен­ности мест фосфорилирования у киназ и олигомеризации рецепторных киназ, увеличивающей число мест фосфо­рилирования, по сравнению с мономерной неактивной формой [Cohen, 2000].

Высказываются мнения о возможности как раздельного (параллельного) функционирования сигнальных систем [Doares et al., 1995a; Desikan et al., 1996; Bolwell et al., 1998; Heo et al., 1999]: липоксигеназной и НАДФН-оксидазной [Doares et al., 1995b], кальциевой и НАДФН-оксидазной [Heo et al., 1999], NO-синтазной и НАДФН-оксидазной

---

Рис. 40. Дивергенция сигнальных путей, обусловленная несколь­кими сайтами фосфорилирования у одной молекулы рецептор-ной протеинкиназы [Cohen, 2000]

ДАГ - диацилглицерол; ИФ₃ - инозитолтрисфосфат; ККМАРК -киназа киназы МАР-киназы; МАРК - митогенактивируемая протеин-киназа; ПЛ - плазмалемма; Р - остатки фосфорной кислоты; ФИЗК -фосфатидилинозитол-3-киназа; ФЛС - фосфолипаза С

[Delledone et al., 1998], так и интеграции некоторых из них [Cheng et al., 1998; и др.].

Одним из наиболее простых случаев взаимодействия сигнальных систем может считаться взаимопревращение "стартовых" фосфолипидов, принадлежащих двум различ­ным сигнальным системам - кальциевой и фосфатидатной [Munnik et al., 1998; Munnik, 2001]:

ФЛС ДАГ-киназа ФЛД

Диацилглицерол-пирофосфат

Найдено образование из фосфатидной кислоты диацил-глицеролпирофосфата [Van der Luit et al., 2000], роль кото­рого в сигнальных процессах может быть двоякой: снижение содержания основного сигнального соединения фосфатида-та и активация специфической протеинкиназы. Возмож­ность активации протеинкиназ диацил-глицеролом, лизо-фосфатидами и фосфатидной кислотой уже отмечалась в разделах, посвященных кальциевой, липоксигеназной и фосфатидатной сигнальным системам.

Отмечено взаимодействие сигнальных систем на уровне факторов регуляции транскрипции, имеющих много мест фосфорилирования, которые могут обслуживаться проте-инкиназами, активируемыми разными сигнальными систе­мами [Hill, Treisman, 1995], что еще более выражено у оли-гомерных активных форм факторов регуляции транскрип­ции, по сравнению с неактивными мономерными [Cohen, 2000] (рис. 41).

К настоящему времени накопилось немало фактов, сви­детельствующих о возможности модулирования (активации или ингибировании) одних сигнальных систем с помощью промежуточных продуктов (вторичных посредников) дру­гих. В циклоаденилатной системе таким сигнальным интер-медиатом является цАМФ, в фосфатидатной - фосфатид-ная кислота, в МАР-киназной - различные протеинкиназы, в кальциевой - инозиттрисфосфат и инозиттетракисфос-фат, диацилглицерин и ионы кальция, в липоксигеназной -

---

Рис. 41. Конвергенция сигнальных систем [Cohen, 2000]

ПКА и ПКВ - протеинкиназы А и В; ФРТ - фактор регуляции транскрипции. Остальные обозначения - см. рис. 40

полиеновые жирные кислоты, их гидроперокси-, гидрокси-, эпокси-, кето-, циклические и другие производные, в НАДФН-оксидазной - активные формы кислорода (напри­мер, супероксидный анионрадикал и перекись водорода) и салицилат, в NO-синтазной - окись азота, цГМФ, цАДФ-ри-боза и салицилат. Если активация (или инактивация) фер­ментов сигнальных систем или белков ионных каналов осу­ществляется с помощью фосфорилирования или дефосфо-рилирования, то в качестве сигнальных интермедиатов мо­гут выступать, соответственно, протеинкиназы или проте-инфосфатазы.

К числу сигнальных интермедиатов кальциевой сиг­нальной системы растений относятся различные изофор-мы кальмодулина, причем одни из них активируют, а дру­гие при той же концентрации инактивируют определен­ную Са²⁺-кальмодулинзависимую (например, NO-синтаз-ную) реакцию. В зависимости от концентрации той или иной изоформы могут активироваться или ингибировать-ся ферменты различных сигнальных систем. Неодинако­вая интенсивность экспрессии изоформ кальмодулина в зависимости от условий (при действии различных типов элиситоров) может определять преимущественное вклю­чение той или иной сигнальной системы [Cho et al., 1998]. Кальмодулин может оказывать неодинаковое влияние не только на различные сигнальные системы, но и на звенья одной и той же системы. Например, Са²⁺-кальмодулин мо­жет стимулировать не только приходную часть баланса цАМФ, но и расходную, активируя фосфодиэстеразу цАМФ [Brown, Newton, 1981]. Разница в степени актива­ции аденилатциклазы и фосфодиэстеразы (а значит, и со­держание цАМФ) зависит от концентрации комплекса Са²⁺—кальмодулин. Та же закономерность прослеживает­ся и при анализе влияния ионов кальция и кальмодулина на активность протеинфосфатаз и в связи с этим на сте­пень фосфорилированности различных белков, в том чис­ле участников сигнальных систем.

На рис. 42 показаны не только основные участники сиг­нальных цепей, но и места активации или ингибирования их основных ферментов. Как и в случае обычных метаболиче­ских цепей, главным объектом регуляции в сигнальных си­стемах является фермент первой реакции.

---

В аденилатциклазной сигнальной системе таким фер­ментом является аденилатциклаза (рис. 43). Она активиру­ется относительно низкими концентрациями ионов каль­ция [Brown, Newton, 1981] и Са²⁺-кальмодулином, оксиге-нированными производными полиеновых жирных кислот [Маеда, Акаике, 1988], но ингибируется относительно вы­сокими концентрациями Са²⁺ [De Bernardi, Brooker, 1996]. Комплекс Са²⁺-кальмодулин может стимулировать не только приходную часть баланса цАМФ, но и расходную, активируя фосфодиэстеразу цАМФ [Brown, Newton, 1981]. Разница в степени активации аденилатциклазы и фосфо-диэстеразы (а значит, и содержание цАМФ) зависит от концентрации комплекса Са²⁺-кальмодулин. Приводятся также данные об активации фосфодиэстеразы цАМФ с помощью фосфатидной кислоты [Munnik et al., 1998; Munnik, 2001].

Как уже отмечалось, интермедиаты липоксигеназной сигнальной системы ГДК и МеЖК активировали в присут­ствии цАМФ протеинкиназную активность на 33-48% [Ка­римова и др., 19996]. Салициловая кислота индуцировала повышение уровня цАМФ-зависимой фосфорилирован-ности полипептидов 74, 61, 22 кДа в листьях гороха [Муха-метчина, 2000]. цАМФ-стимулируемая протеинкиназная ак­тивность растворимых белков листьев гороха зависела от концентрации Са²⁺ [Каримова и др., 1989; Каримова, Жу­ков, 1991]. Есть данные об ингибировании моноокисью азо­та аденилатциклазы в клетках животных [Watson et al., 2001].

Функционирование МАР-киназной системы также мо­жет регулироваться интермедиатами других сигнальных пу-

Рис. 42. Совокупность сигнальных систем клеток растений

ДАГ - диацилглицерол; ЖК - жасмоновая кислота; ИФ₃ - инози-толтрисфосфат; ККМАРК - киназа киназы МАР-киназы; КМАРК — киназа МАР-киназы; ЛОГ - липоксигеназа; ЛФС — лизофосфатиды; МАРК — митагенактивируемая протеинкиназа; ПЖК — полиеновые жирные килоты; ПК - протеинкиназы; СК - салициловая кислота; СОД - супероксиддисмутаза; ФДК - фитодиеновая кислота; ФК - фос-фатидная кислота; ФЛД - фосфолипаза Д; ФРТ - факторы регуляции транскрипции; цАДФР - циклическая АДФ-рибоза; цАМФ - цикличе­ский аденозинмонофосфат; цГМФ — циклический гуанозинмоно-фосфат

---

Рис. 43. Регуляция функционирования аденилатциклазной сиг­нальной системы интермедиатами других сигнальных систем

АЦ - аденилатциклаза; КМ - кальмодулин; ПКА - протеинкиназа А; ПЛ - плазмалемма; ФДЭ - фосфодиэстераза. > - высокие концен­трации; < - низкие концентрации. Здесь и на последующих рисунках: (+) - активация; (-) - ингибирование. Остальные обозначения - см. рис. 42

---

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