Стрес до уф освітлення

Стрес від високої інтенсивності УФ світла впливає на фенілпропаноїдний і флавоноїдний шляхи у рослин, викликаючи індукцію і наступну акумуляцію УФ-абсорбуючих флавоноїдів. Вважається,що флавоноїди синтезуються як захисні пігментні агенти в рослинах. Специфічність синтезу забезпечується каталізом за участю халконсинтази (CHS) — найбільш дослідженого шляху синтезу ферменту. Активність CHS зростає в відповідь до УФ освітлення у петрушки (Petroselinum hortense), акумуляція Chs mRNA контролюється на транскрипційному рівні [6].

При клонуванні гена (AT5G13930)CHS із Arabidopsis thaliana і других видів, таких як Petroselinum hortense, Phaseolus vulgaris, Zea mays, Petunia hybrida, Antirrhinum majus, але мабуть найбільш вивчено CHS із культури клітин петрушки.

Про те, що ультрафіолетова радіація високої інтенсивності впливає на синтез флавоноїдних сполук і ген CHS було показано при клонуванні гена CHS із Arabidopsis thaliana і других видів, таких як Petroselinum hortense, Phaseolus vulgaris, Zea mays, Petunia hybrida, Antirrhinum majus, але мабуть найбільш вивчено CHS із культури клітин петрушки. Окремі зони спектрів видимого та ультрафіолетового світла інтенсивної дії проявляють вплив на експресію відповідних генів. В першу чергу ефект спектрального складу світла діє на індукцію CHS при опроміненні Arabidopsis thaliana різними довжинами світла білим, голубим, червоним і УФ . У рослин, опромінених білим, голубим або УФ світлом виявлено підвищений рівень Chs mRNA, тоді як червоне світло мало незначний вплив на концентрацію mRNA. Було показано, що довжина хвилі відіграє роль в індукції експресії 4 флавоноїдних генів, фенілаланін амоній-ліази (Pall), халконсинтази (Chs) халконізомерази (Chi) і дігідрофла-вонол редуктази (Dfr). Вирощені в темноті проростки Arabidopsis thaliana опромінювали УФ-В (310 нм) і голубим світлом. Рівні експресії були вищими при УФ-В дії, ніж при опроміненні голубим світлом [6,7].

Сл 23 Синтез протеїнів при гамма-опроміненні рослин

Вивчали вплив іонізуючої радіації на біосинтез білків в рослинній клітині. З допомогою фракціонування протеїнів на сефадексах було показано, що після опромінення відбувається синтез групи низькомолекулярних білків, і що вони не є продуктами розкладу білків з більшою молекулярною масою, про що свідчить їх висока питома радіоактивність. При цьому відбувається значне пошкодження транскрипційно-трансляційної системи, деградація полісомного матеріалу або дефектна зборка полісом внаслідок пошкодження РНК .

При опроміненні проростків Pisum sativum в дозі 100 Гр в меристемних клітинах кореня на фоні істотного гальмування включення мітки в майже всі білки спостерігалось інтенсивне включення 35S-метіоніну в білки з відносною молекулярною масою 70, 82, 99 (100), 104 кД, а також в низькомолекулярні білки з молекулярною масою 47 і 50 кД . З’явились нові фракції (смуги) — 15-24 кД. Фракціонування білків на поліакриламідному гелі проводилось за методом Лемлі.

Фракціонування гама-опромінення на дві рівні дози (по 50 Гр) з інтервалом 60 хвилин між дозами зменшило інтенсивність включення мітки в білок (білки) з молекулярною масою 104 кД, проте повного гальмування біосинтезу цього білку не виявлено. Застосування до опромінення проростків та в проміжках між фракціями інгібіторів транскрипційно-трансляційної системи таких як актиноміцин Д, ct-аманітін та хлорамфенікол призводило майже до повного гальмування біосинтезу більшості білків, індукованих гама-опроміненням (рис. 1). Ефективність гальмуючої дії зменшувалась в ряду а-аманітін — актиноміцин Д — хлорамфенікол. Введення інгібіторів до опромінення гальмувало біосинтез стресових білків.

Фракціонування дози опромінення показало наявність репараційних процесів, здатних на 18% підвищити загальмований гострим опроміненням процес включення амінокислот в сумарні білки мерістемних клітин Р. sativum: Застосування інгібіторів транскрипційно-трансляційної системи свідчить про значне гальмування процесів репарації і можливу відсутність біосинтезу de novo ферментів репарації.

Відомо, що рання стадія розвитку рослин характеризується проліферативної активністю меристеми кореня і,можливо, що механізм стійкості ДНК пов'язаний саме з активністю меристеми. Це припущення підтверджує підвищена експресія гена CycB1 в A. Thaliana,

Підвищується експресія СусВ1при розривах ДНК що сприяє арешту клітин у фазі G2 перед переходом в мітоз і, таким чином,

блокує проліферацію клітин з ушкодженою ДНК.

Активності меристеми свідчить і підвищення експресії

іншого маркерного гена, а саме BRCA, необхідний для ефектив-

тивного відновлення подвійних розривів ДНК в процесі, відомому як гомологічна рекомбінація (HR).

BRCA1 здатний розщеплювати γ-тубулін та впливати на нуклеацію мікротрубочок в центрах їх організації, що сприяє росту і проліферації клітин меристеми. Можливо, цим також пояснюється участь BRCA1

в цитокінезі і клітинної проліферації.

Дослідження вперше показали, що після 25-річного впливу хронічної радіації в природних умовах зони ЧАЕС у проростків A. thaliana на ран-

них етапах розвитку формується механізм стійкості генома до дії радіації. Механізм стійкості відбувається під час інтенсивної проліферації клітин

меристеми і здійснюється за рахунок активації репаративних процесів ДНК. Даний механізм має адаптивне значення і спрямований на збереження цілісності геному рослин і обмеження потенційно шкідливих перебудов в умовах хронічної радіації

24 генами-регуляторами (перемикачами) розвитку. детермінують процеси росту та диференціювання, кодують білки транскрипційні фактори, які контролюють формування органів і тканин рослин. Також називають гомеозисними.

У вищих рослин добре вивчено функціонування двох типів генів-регуляторів розвитку: гомеобоксвмісних і генів з MADS-боксом.

СЛ 25 Визначаються за наявності характерної послідовності ДНК близько з 180 пар нуклеотидів (гомеобокса), кодуючого гомеодомен – консервативну ділянку ряду транскрипційних факторів.

Першим клонованим геном рослин, кодуючим гомеодоменвмісний білок, був KNOTTED1 (KN1) кукурудзи.

Пізніше було знайдено ціле сімейство генів, подібних KN1, назване KNOX (KNOTTED1-like HOMEOBOX).

KNOTTED1 (KN1) -як гомеобокс (KNOX) транскрипційні фактори беруть участь у створенні і підтримці рослин меристем; Однак, кілька прямих цілей KNOX білків були визнані. Використовуючи комбінацію подвійного мутанта аналізу та біохімії, ми виявили, що в кукурудзі (Zea Mays), KN1 негативно модулює накопичення гібереліну (GA) через контроль, який кодує фермент, який інактивує GA.

Рівень мРНК підвищений в незрілих листя домінуючих мутантів KNOX і пригнічується в репродуктивних меристем нульового-алеля Kn1-e1. KN1 пов'язує в природних умовах на інтрони через цис-регуляторних елементів, що містять два мотиви TGAC.