Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування
By the methods of hybridization in situ and RT-PCR, we show, for the first time, the expression of genes of δ1- and δ3-cyclins in cells of the root meristem of pea (Pisum sativum L.) under slow horizontal clinorotation and stationary conditions of growing. We detect the clinorotation effect on the...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3256 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування / О.А. Артеменко,Є.Л. Кордюм // Доп. НАН України. — 2007. — № 10. — С. 152-155. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-3256 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-32562009-07-07T12:01:23Z Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування Артеменко, О.А. Кордюм, Є.Л. Біологія By the methods of hybridization in situ and RT-PCR, we show, for the first time, the expression of genes of δ1- and δ3-cyclins in cells of the root meristem of pea (Pisum sativum L.) under slow horizontal clinorotation and stationary conditions of growing. We detect the clinorotation effect on the expression of genes of δ3-cyclin after 24 h of the wetting of seeds. The presence of transcripts of this cyclin can be a cause for the prolongation of G1-G1/S phases and, as a result, for the delay of the beginning of DNA replication in this period. 2007 Article Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування / О.А. Артеменко,Є.Л. Кордюм // Доп. НАН України. — 2007. — № 10. — С. 152-155. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3256 578 uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Артеменко, О.А. Кордюм, Є.Л. Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування |
| description |
By the methods of hybridization in situ and RT-PCR, we show, for the first time, the expression
of genes of δ1- and δ3-cyclins in cells of the root meristem of pea (Pisum sativum L.) under
slow horizontal clinorotation and stationary conditions of growing. We detect the clinorotation
effect on the expression of genes of δ3-cyclin after 24 h of the wetting of seeds. The presence
of transcripts of this cyclin can be a cause for the prolongation of G1-G1/S phases and, as a
result, for the delay of the beginning of DNA replication in this period. |
| format |
Article |
| author |
Артеменко, О.А. Кордюм, Є.Л. |
| author_facet |
Артеменко, О.А. Кордюм, Є.Л. |
| author_sort |
Артеменко, О.А. |
| title |
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування |
| title_short |
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування |
| title_full |
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування |
| title_fullStr |
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування |
| title_full_unstemmed |
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування |
| title_sort |
експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (pisum sativum l.) за умов клiностатування |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3256 |
| citation_txt |
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов клiностатування / О.А. Артеменко,Є.Л. Кордюм // Доп. НАН України. — 2007. — № 10. — С. 152-155. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT artemenkooa ekspresiâgenivdciklinivukorenevijmeristemiprorostkivgorohupisumsativumlzaumovklinostatuvannâ AT kordûmêl ekspresiâgenivdciklinivukorenevijmeristemiprorostkivgorohupisumsativumlzaumovklinostatuvannâ |
| first_indexed |
2025-07-02T06:35:03Z |
| last_indexed |
2025-07-02T06:35:03Z |
| _version_ |
1836515961380798464 |
| fulltext |
2. Кунах В.А. Бiотехнологiя лiкарських рослин. Генетичнi та фiзiолого-бiохiмiчнi основи. – Київ: Логос,
2005. – 724 с.
3. Кунах В.А., Можилевская Л.П., Алпатова Л.К., Губарь С.И. Устойчивость к 5-метилтриптофану
и накопление алкалоидов в каллусной культуре раувольфии змеиной Rauwolfia serpentina Benth. //
Биотехнология. – 2001. – № 3. – С. 3–10.
4. Кунах В.А., Можилевская Л.П., Губарь С.И. Особенности получения и продуктивность суспензи-
онных клонов раувольфии змеиной Rauwolfia serpentina Benth. in vitro // Там же. – 2001. – № 4. –
С. 9–21.
5. Кунах В.А., Аль-Аммури Ю., Мирюта Н.Ю., Можилевская Л.П. Накопление индолиновых алка-
лоидов клеточными линиями раувольфии змеиной при поверхностном и глубинном выращивании //
Биополимеры и клетка. – 2006. – 22, № 2. – С. 149–156.
6. Генная инженерия растений. Лабораторное руководство / Под ред. Дж. Дрейпера, Р. Скотта, Ф. Ар-
митиджа, Р. Уолдена. – Москва: Мир, 1991. – 408 с.
7. Спиридонова Е. В., Адноф Д.М., Андреев И.О., Кунах В.А. Изменение условий выращивания су-
щественно не влияет на геном высокопродуктивной клеточной линии К-27 Rauwolfia serpentina
Benth. // Биополимеры и клетка. – 2007. – 23, № 2. – С. 86–92.
8. Yeh F.C., Rongcai Y., Boyle T. POPGENE. Ver. 1.31. University of Alberta, Edmonton, Canada. – 1999.
Поступило в редакцию 14.03.2007Институт молекулярной биологии
и генетики НАН Украины, Киев
УДК 578
© 2007
О.А. Артеменко, член-кореспондент НАН України Є. Л. Кордюм
Експресiя генiв δ-циклiнiв у кореневiй меристемi
проросткiв гороху (Pisum sativum L.) за умов
клiностатування
By the methods of hybridization in situ and RT-PCR, we show, for the first time, the expression
of genes of δ1- and δ3-cyclins in cells of the root meristem of pea (Pisum sativum L.) under
slow horizontal clinorotation and stationary conditions of growing. We detect the clinorotation
effect on the expression of genes of δ3-cyclin after 24 h of the wetting of seeds. The presence
of transcripts of this cyclin can be a cause for the prolongation of G1-G1/S phases and, as a
result, for the delay of the beginning of DNA replication in this period.
Циклiни та циклiнзалежнi кiнази (ЦЗК) є одними з основних регуляторiв клiтинного цик-
лу у тварин та рослин [1]. Виявлено iснування декiлькох класiв циклiнiв, якi вiдповiда-
ють за послiдовне проходження клiтини по фазах циклу. Видiленi з Arabidopsis thaliana
(L.) Heynh. δ-циклiни високогомологiчнi δ-циклiнам ссавцiв, якi включають три типи бiл-
кiв — δ1, δ2 та δ3, що регулюють подiї пресинтетичної фази циклу та вступ у фазу синтезу
ДНК [1]. У результатi з’єднання пресинтетичних циклiнiв з ЦЗК вiдбувається їх активацiя
та утворюється активний ЦЗК-циклiновий комплекс, який стимулює просування клiтини
до S-фази. У кiнцi певного промiжку кожної фази клiтинного циклу вiдбувається деграда-
цiя вiдповiдних циклiнiв, що необхiдно для переходу до наступного [2]. δ1-циклiн може бути
присутнiй в клiтинi протягом усiєї пресинтетичної фази циклу, а флуктуацiї рiвня δ3-цик-
лiну надають йому додатковi регуляторнi властивостi [3]. Попереднi дослiдження впливу
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №10
реальної мiкрогравiтацiї в космiчному польотi та симульованої мiкрогравiтацiї (клiноста-
тування) показали змiни пролiферативної активностi клiтин апiкальної меристеми коренiв
за цих умов [4, 5], що пiдтверджує положення про найбiльшу гравiчутливiсть рослинних
клiтин, якi дiляться або активно метаболiзують [6]. Оскiльки було встановлено, що уповiль-
нення клiтинного циклу в умовах змiненої гравiтацiї вiдбувається в основному за рахунок
подовження G1-фази [7], як i при дiї iнших несприятливих факторiв [8], ми поставили за
мету дослiдити експресiю генiв δ1- та δ3-циклiнiв в апiкальнiй меристемi зародкових коренiв
гороху в першому клiтинному циклi в процесi iндукцiї проростання насiння.
Насiнини гороху сорту “Iнтенсивний” калiбрували та пророщували в трубочках з фiльт-
рувального паперу, змоченого дистильованою водою, при (24 ± 1) ◦С у темрявi в стацiо-
нарних умовах та на повiльному горизонтальному клiностатi (2 об./хв). Морфологiчним
критерiєм початку реплiкацiї ДНК в клiтинах апiкальної меристеми кореня гороху є на-
кльовування зародкового кореня [9], яке у даного сорту гороху (“Iнтенсивний”) припадає на
30-ту год проростання насiння. Тому для дослiдження брали апiкальну меристему зарод-
кових коренiв через 24 год (триває G1-фаза циклу) та 30 год пiсля замочування насiння,
фiксували у ФОС (3,7% формальдегiд : 5% оцтова кислота : 50% спирт) протягом 1,5 год,
зневоднювали в спиртах зростаючої концентрацiї та толуолi i заключали в парафiн. Зрiзи
отримували завтовшки 7 мкм на мiкротомi REICHERT.
Локалiзацiю транскриптiв генiв циклiнiв визначали за допомогою методу гiбридизацiї
in situ [10], який адаптували для об’єкта дослiджень. Зонди циклiнiв були отриманi вiд
професора Дж. Мюррея з Iнституту бiотехнологiї Кембрiджського унiверситету (Велико-
британiя).
Для якiсного визначення експресiї генiв δ1-та δ3-циклiнiв (через 40 хв пiсля замочуван-
ня сухого насiння у водi при 0 ◦С (вихiдна точка), 24 та 30 год) використовували метод
РТ-ПЛР. Вмiст РНК та кДНК визначали спектрофотометрично [11]. ПЛР проводили на
амплiфiкаторi “Терцик” (Росiя) з використанням специфiчних праймерiв довжиною 18–20
нуклеотидiв. Продукти ПЛР реакцiї виявляли за допомогою горизонтального гель-електро-
форезу в 1,7% агарозi при 45 В/199 мА протягом 40 хв i подальшого забарвлювання етидiєм
бромiдом.
Методом гiбридизацiї in situ транскрипти гена δ1-циклiну через 24 та 30 год пiсля замо-
чування насiння були виявленi в ядрах майже всiх клiтин протодерми (майбутнiй епiдер-
мiс), у бiльшостi клiтин периблеми (майбутня кора) та плероми (майбутнiй центральний
цилiндр) у контролi. Транскрипти гена δ3-циклiну спостерiгалися лише в окремих клiти-
нах. За умов клiностатування транскрипти гена δ1-циклiну також виявлялися в ядрах ме-
ристематичних клiтин у цi промiжки часу. Транскрипти δ3-циклiну виявлено через 24 год
клiностатування в окремих клiтинах, через 30 год — майже в усiх клiтинах меристеми —
протодермi, периблемi та плеромi (рис. 1).
Визначення рiвня експресiї генiв δ1-та δ3-циклiнiв методом РТ-ПЛР у вихiднiй точцi по-
казало наявнiсть обох типiв δ-циклiнiв, хоча iнтенсивнiсть забарвлювання δ3-циклiну була
вищою (рис. 2). Наявнiсть транскриптiв у вихiднiй точцi пов’язана з присутнiстю в сухому
насiннi мРНП [12]. Через 24 год пiсля замочування в контролi рiвень транскриптiв δ1-циклi-
ну значно збiльшується у порiвняннi з вихiдною точкою i тримається на такому рiвнi до 30-ї
год включно. Експресiя δ3-циклiну через 24 год не виявляється, але знову спостерiгається
на 30-ту добу.
За умов клiностатування через 24 та 30 год пiсля замочування насiння кiлькiсть продук-
тiв δ1-циклiну збiльшується, як i в контролi (див. рис. 2). На вiдмiну вiд контролю, експре-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №10 153
Рис. 1. Експресiя гена δ3-циклiну в клiтинах кореневої меристеми гороху через 30 год проростання в стацiо-
нарних умовах (а) та за умов клiностатування (б ). Реперна мiтка: 10 мкм. ПЛ — плерома; ПБ — периблема;
ПТ — протодерма
Рис. 2. Продукти амплiфiкацiї δ1-та δ3-циклiнiв в клiтинах кореневої меристеми проросткiв гороху в кон-
тролi та за умов клiностатування в процесi iндукцiї проростання. М — маркер; В — вихiдна точка; К —
контроль; Кл — клiностатування
сiя δ3-циклiну виявляється через 24 год i посилюється на 30-ту год. Вiдсутнiсть транскрип-
тiв δ3-циклiну в контролi через 24 год пiсля замочування насiння свiдчить про припинення
експресiї та руйнування транскриптiв цього гена на даному етапi клiтинного циклу. Се-
лективна деградацiя мРНК, як вiдомо, є розповсюдженим механiзмом регуляцiї експресiї
генiв у клiтинах еукарiот. Експресiя δ3-циклiну за умов клiностатування не припиняється
i наявнiсть транскриптiв є можливою причиною подовження G1-фази та затримки G1-S
переходу. По-перше, у присутностi транскриптiв δ3-циклiну неможлива експресiя наступ-
ного Е-циклiну, який безпосередньо вiдповiдає за вступ i просування клiтини по S-фазi [1];
по-друге, присутнiсть цих транскриптiв може пояснюватися блокуванням утворення комп-
лексiв RISCs (RNA-induced silencing complexes), якi необхiднi для деградацiї мРНК [13].
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №10
Така рiзниця в експресiї δ3-циклiнiв у контролi та за умов клiностатування пов’язана з
унiкальною чутливiстю цього класу бiлкiв до дiї зовнiшнiх факторiв [14].
Таким чином, експресiя гена δ1-циклiну за умов повiльного горизонтального клiноста-
тування вiдбувається подiбно до контролю в G1-фазi i триває пiд час G1/S переходу. На
вiдмiну вiд контролю, транскрипцiя гена δ3-циклiну продовжується в цей промiжок часу
в ядрах клiтин кореневої меристеми гороху при клiностатуваннi, що може бути причиною
подовження G1 — G1/S-фаз i, як наслiдок, затримки початку реплiкацiї ДНК за цих умов.
1. Kitazono A., Fitz Gerald J., Kron S. Cell cycle: regulation by cyclins // Encyclopedia of life sciences /
Nature Publishing Group. – 2001. – 8 p.
2. Murray A.W., Kirschner M.W. What controls the cell cycle // Sci. Amer. – 1991. – 264, No 3. – P. 34–41.
3. Novak B., Sible J., Tyson J. Checkpoints in the cell cycle // Encyclopedia of life sciences / Macmillan
Publishers Ltd / Nature Publishing Group. – 2002. – 8 p.
4. Aarrouf J., Schoevaert D., Maldiney R., Perbal G. Changes in hormonal balance and meristematic activity
in primary root tips on the slowly rotating clinostat and their effect on the development of the rapeseed
root system // Physiol. plant. – 1999. – 105. – P. 708–718.
5. Merkys A. J., Laurinavicius R. S. Plant growth in space // Fundamentals of Space Biology / Ed. by M.
Asashima, G.M. Malacinski. – Tokyo: Japan. Sci. Soc. Press; Berlin: Springer, 1990. – P. 69–83.
6. Kordyum E.L. Biology of plant сell microgravity and under clinostating // Int. Rev. Cytol. – 1997. – 171. –
P. 1–72.
7. Артеменко О.А., Троян В.М., Азарскова М.В. Вплив клiностатування на конформацiйний стан
хроматину та кiнетику першого клiтинного циклу при проростаннi насiння гороху // Укр. бот. журн. –
2005. – 62, № 1. – С. 122–130.
8. Гудков И.Н. Регуляция клеточного цикла растений. – Киев: Наук. думка, 1985. – 180 с.
9. Троян В.М. Клiтинний цикл рослин та його регуляцiя. – Київ: Наук. думка, 1998. – 171 с.
10. In situ hybridization using GeneDetect oligonucleotide probes // Laboratory methods GeneDetect. com
Limited. – Auckland, 2004. – 8 p.
11. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. Методы генетической инжене-
рии. – Москва: Мир, 1984. – 479 с.
12. Макеев А.В. Основы биологии. – Москва, 1997. – 196 с.
13. Worby C.A., Simonson-Leff N., Dixon J. E. RNA interference of gene expression (RNAi) in cultured
Drosophila cells // Sci. STKE. – Aug. 14, 2001. – 95. – PL1.
14. Huntley R., Healy S., Freeman D. et al. The maize retinoblastoma protein homologue ZmRb – 1 is regulated
during leaf development and displays conserved interactions with G1/S regulators and plant cyclin D
(CycD) proteins // Plant Mol. Biol. – 1998. – 37. – P. 155–169.
Надiйшло до редакцiї 21.02.2007Iнститут ботанiки iм. М. Г. Холодного
НАН України, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №10 155
|