Л. Х. Гордон доктор биологических наук, профессор
Патогениндуцируемые белки растений, вызывающие
жүктеу/скачать 3,42 Mb. Pdf көрінісі
|
| Патогениндуцируемые белки растений, вызывающие
нарушение процессов трансляции у патогенов. Рибосомо- инактивирующие белки (РИБ) относятся к широко распро- страненным [Gasperi-Campani et al., 1985; Stirpe, Barbieri, 1986; Barbieri et al., 1993; Citores et al., 1993; и др.] защитным антибиотическим стрессовым белкам, синтез большинства которых начинается после воздействия на растения биоген- ных и абиогенных стрессоров [Stirpe et al., 1996; Rippmann et al., 1997; и др.] (см. рис. 54). Следует отметить, что неко- торые из РИБ синтезируются конститутивно, например в семенах и плодах многих растений [Vigers et al., 1991], где вместе с другими белками (хитиназами, [3-1,3-глюканазами, ингибиторами протеиназ) обеспечивают защиту от бакте- рий, грибов и вирусов. В последние годы РИБ привлекли к себе особое внимание, так как обнаружилось, что они обла- дают противоопухолевой активностью [Langer et al., 1999; Sharma et al., 1999]. В настоящее время известны десятки патогениндуциру- емых представителей РИБ у растений различных семейств. Названия этих РИБ обычно отражают родовую или видо- вую принадлежность растений: аспарины из Asparagus offi- cinalis [Bolognesi et al., 1990], волкенсин из Avenia volkensii [Sparapani et al., 1997], бриодины из Bryonia dioica [Bolognesi et al., 1990], колоцины из Citrullus colocynthis [Bolognesi et al., 1990], диантин из Dianthus caryophyllus [Hong et al., 1996], гелонин из Gelonium multiflorum [Brigotti et al., 1999], луф- фины и луффацилин из Luffa cylindrica [Brigotti et al., 1995], лихнин из Lychnis chalcedonica [Bolognesi et al., 1990; Brigotti et al., 1995], мапалмин из Manihot palmata [Bolognesi et al.,1990], MOR и MOR 1 из Marah oreganus [Bolognesi et al., 1 996], момордины [Bolognesi et al., 1996], моморхарины | Mock et al., 1996; Wang, Ng, 1998] и моморкохин [Bolognesi ct al., 1990] из Momordica charantia, фитолакцин из Phytolacca americana [Barbieri et al., 1992], рицин из Ricinus communis [Wang, Ng, 1998; Sharma et al., 1999], эбулитины из Sambucus ebulus [De Benito et al., 1995], нигритины и ниг- рины из Sambucus nigra [Battelli et al., 1997], сапорины из Saponaria officinalis [Bolognesi et al., 1996], кириловины и трихокирин из Trichosanthes kirilowii [Brigotti et al., 1995], тритины из Triticum aestivum [Brigotti et al., 1995], синамо- мин и камфорин из Cinnamomum camphora [Li, Chory, 1997] и т.д. Определение первичной структуры многих РИБ показа- ло, что они обладают более или менее хорошо выраженной гомологией [Funatsu et al., 1991; Wang, Ng, 1998] и что все они могут быть подразделены на два основных типа: одно- цепочечные (РИБ I) и двухцепочечные (РИБ II). Некото- рые из них гликозилированы [Di Maro et al., 1999]. Молеку- лярные массы большинства РИБ находятся в пределах 28- 32 кДа. Защита против патогенных бактерий и грибов обеспечивается ингибирующим действием РИБ на процесс трансляции в рибосомах, а именно блокированием фактора элонгации [Citores et al., 1993]. Специальные исследования молекулярного механизма подавления трансляции позволи- ли установить, что РИБ вызывают расщепление N-связи между рибозой и аденином, причем в специфическом нук- леотиде А-4256, который находится в петле 28S в рибосо- мальной РНК, входящей в состав 60S субъединицы рибосо- мы [Fong et al., 1991; Brigotti et al., 1999]. Считается, что де- иуринизация нуклеотида А-4256 нарушает динамическую гибкость структуры рибосом, которая необходима для осу- ществления синтеза очередной пептидной связи [Holmberg, Nygard, 1996]. Накапливается все больше фактов не только о N-глико- шдазной, но также о суперспиральзависимой эндонуклеаз- ной [Liu, Pu, 1999], РНКазной [Obrig et al., 1985; Mock et al., 1996], ДНКазной [Nicolas et al., 1998] активностях РИБ. Об- наружен также новый фермент - сайт-специфическая рРНК-лиаза, которая способна расщеплять молекулу РНК на 3'-участке апуринового сайта [Ogasawara et al., 1999] и ра- ботающая в комплексе с N-гликозидазой, обеспечивая не только точечное видоизменение, но и последующее раз- рушение рибосомной РНК патогенов. У одного из РИБ - камфорина, обнаружена супероксиддисмутазная актив- ность [Li, Chory, 1997]. Получены любопытные данные о связи структуры не- которых РИБ с другими стрессиндуцируемыми белками. Так, N-концевой участок одного из РИБ типа I отличался от аналогичного участка хитиназы лишь одной аминокисло- той [Di Maro et al., 1999]. Обнаружена гомология между N- концом жасмонатиндуцируемого белка 60 кДа и каталити- ческим доменом одного из РИБ [Fong et al., 1991]. Оказа- лось, что последний может образовываться из белка 60 кДа в ходе двухступенчатого процессинга. Многие РИБ вызывают гибель не только грибов и бак- терий, но и клеток растений и животных [Chaudhry et al., 1994; Bolognesi et al., 1996]. В клеточной мембране найден специфический РИБ I-связывающий белок, причем РИБ I не проникает через плазмалемму в неинфицированные про- топласты, в отличие от инфицированных вирусами, что предотвращает их размножение [Watanabe et al., 1997]. РИБ I проявляют гомологию с А-цепью РИБ II [Wang, Ng, 1998], обладающей каталитической активностью, а проник- новение РИБ II в клетки (перенос А-цепи) обеспечивается с помощью В-цепи, отвечающей за узнавание специфических рецепторных белков клеточной мембраны [Sharma et al., 1999]. В-цепь обладает галактозоспецифичным лектино- вым доменом, узнающим галактозные остатки на поверх- ности клеточной мембраны [Chaudhry et al., 1994]. Гены перечисленных в разделе десятков белков облада- ют определенной видовой, тканевой и органоидной специ- фичностью. Вид и интенсивность синтеза белков зависят от природы элиситорных сигналов и времени, прошедшего после начала их действия. Можно быть абсолютно уверен- ным, что в одном опыте на определенном объекте исследо- ватель не сможет обнаружить значительную часть этих белков. В этом отношении представляется показательным исследование пространственных и временных характе- ристик транскриптов различных белков, образующихся в листьях бобов в месте инокуляции патогенных бактерий и на различном расстоянии от него [Meier et al., 1993]. В мес- те инокуляции обнаруживались мРНК хитиназ, фенилала- нин-аммиак-лиазы, халконсинтазы, в небольшой степени - липоксигеназ. На расстоянии 0,5- 0,7 см от места инокуля- ции было зарегистрировано высокое содержание мРНК ли- поксигеназ, не было найдено мРНК халконсинтазы и лишь в небольших количествах обнаруживались мРНК хитиназы и фенилаланин-аммиак-лиазы. На еще большем удалении можно было найти лишь мРНК липоксигеназ, но их содер- жание было достаточно высоким. Естественно, что по мере увеличения времени действия патогенов системные элиси- горные сигналы распространяются на все большее расстоя- ние и в удаленных от места инфекции клетках индуцируется синтез защитных белков и фитоалексинов. |