7.2.3. Цитокинины –гормоны корневого апекса.

7.2.3.1. История открытия.

Первые стерильные культуры клеток животных были получены в начале ХХ в., но до 1950-х годов получить культуры растительных клеток не удавалось. Американец Ф.Скуг работал над проблемой получения таких культур.. Из стеблей табака получали сердцевинную паренхиму, помещали на искусственные среды, содержащие минеральные вещества, сахар, витамины, аминокислоты, а также ИУК. Клетки паренхимы приступали к делениям, но рост быстро останавливался.

В лаборатории Скуга перепробовали различные добавки: экстракт дрожжей, томатный сок, сок листьев табака, и все безрезультатно. Небольшого успеха удалось добиться, добавив в среду кокосовое молоко.

В 1950-х годах ученые обнаружили, что наследственная информация передается от родителей к потомкам с помощью ДНК (как передается наследственная информация тогда не было известно). Скуг предположил, что растительным клеткам не хватает ДНК. В среды стали добавлять ДНК из молок сельди (самый дешевый источник ДНК), ноклетки не делились.

Открытие цитокининов состоялось благодаря ошибке, допущенной в ходе эксперимента. По методике флаконы со средой помещали в автоклав, где раствор нагревается выше 100°С. Случайно режим автоклавирования был нарушен и среда вместе с ДНК перегрелась. Именно на этой среде сердцевинная паренхима табака начала интенсивно расти. Выяснилось, что в перегретом препарате ДНК есть вещество, которое на фоне ауксина вызывает деления клеток - фурфуриладенин (Рис.7.11). По физиологическому эффекту это вещество названли кинетином (от греч. kinesis - деление).Вскоре из эндосперма кукурузы выделили аналогичное природное вещество - зеатин (Zea- кукуруза). Так была открыта новая группа фитогормонов - цитокинины.

Оказалось, природные цитокинины разрушаются при нагревании, что объясняет первые неудачи Скуга. В растительных экстрактах содержались природные цитокинины, но они разрушались при автоклавировании.

7.2.3.2. Биосинтез и инактивация цитокининов.

В клетке цитокинины образуются из аденина. К аденину присоединяется боковая изопентильная группа, что приводит к образованию цитокининового скелета. Далее происходит дефосфорилирование и отщепляется рибоза. Самый простой из цитокининов - изопентениладенин, который проявляет бОльшую физиологическую активность, чем изопентениладенинрибозид или изопентенил-АМФ. Другие цитокинины образуются при модификации изопентильного фрагмента (гидроксилирование, окисление, восстановление).

Цитокинины в клетке присутствуют в активной и неактивной форме. Неактивные формы цитокининов - N₉-гликозиды, и гликозиды по гидроксилам изопентильного фрагмента (рис.7.12). Присоединяя или отсоединяя сахара, клетка регулирует концентрацию активных цитокининов. Возможно необратимое разрушение цитокининов, поэтому по мере удаления от точки синтеза их концентрация падает.

Выделены гены растений, белковые продукты которых связываются с цитокинином и имеют характерную для рецепторов структуру. Так, у белка CRE 1 (от cytokinine receptor) есть фрагмент, выступающий на наружную поверхность плазмалеммы, связывающийся с молекулой цитокинина. Далее в белке расположен гистидин-киназный домен и два домена, участвующие в переносе фосфатной группы (REC –Receiver domains). Предполагают, что рецептор цитокинина взаимодействует с МАР-киназной системой трансдукции сигнала.

Цитокинины способствуют синтезу ДНК в клетке, контролируют S-фазу клеточного цикла у растений. Интересно, что аденин с заместителями, похожими на радикал цитокининов, входит в состав т-РНК. Если брать синтетические аналоги цитокининов (бензиламинопурин - БАП), то радикал бензил появляется в тех же т-РНК в характерном положении. По-видимому, цитокинин не встраивается в т-РНК, происходит лишь «переброска» радикала с молекулы цитокинина на аденин РНК.