H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса
У клiтинах культури тканини Arabidopsis thaliana при дiї осмотичного та оксидативного стресiв у першi хвилини впливу вiдбувається утворення H2O2, яке спричиняє H2O2-залежне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредоксину, антиоксидантної активностi та пiдвищення загальної стiйкостi клiт...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2010
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19767 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса / С.И. Жадько // Доп. НАН України. — 2010. — № 3. — С. 171-174. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19767 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-197672025-02-23T17:08:50Z H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса H2O2-dependent expression of mitochondrial peroxiredoxin and its role in reaction of Arabidopsis thaliana tissue culture cells to PEG and oxidative stress Жадько, С.И. Біологія У клiтинах культури тканини Arabidopsis thaliana при дiї осмотичного та оксидативного стресiв у першi хвилини впливу вiдбувається утворення H2O2, яке спричиняє H2O2-залежне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредоксину, антиоксидантної активностi та пiдвищення загальної стiйкостi клiтин до розвитку оксидативної деструкцiї. Раннє стресорне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредоксину вказує на можливе формування H2O2-iндукованого редокс-сигналу саме в мiтохондрiях. In Arabidopsis thaliana tissue culture cells under osmotic and oxidative stresses in the first minutes of impact takes place the early increase in the H2O2 content, which leads to the H2O2-dependent increase of mitochondrial peroxiredoxin gene expression, AO activity, and general cell resistance to the development of oxidative destruction. The early stress increase of mitochondrial peroxiredoxin gene expression indicates a possible formation of the H2O2-induced redox signal just in mitochondria. Автор выражает признательность д-ру биол. наук В.В. Сарнацкой и Т.В. Воробьевой за предоставленную культуру ткани A. thaliana, а также А.С. Талалаеву за помощь в проведении РТ-ПЦР. 2010 Article H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса / С.И. Жадько // Доп. НАН України. — 2010. — № 3. — С. 171-174. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19767 581.1:57.044:582.683.2 ru Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Жадько, С.И. H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса Доповіді НАН України |
| description |
У клiтинах культури тканини Arabidopsis thaliana при дiї осмотичного та оксидативного стресiв у першi хвилини впливу вiдбувається утворення H2O2, яке спричиняє H2O2-залежне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредоксину, антиоксидантної активностi та пiдвищення загальної стiйкостi клiтин до розвитку оксидативної деструкцiї. Раннє стресорне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредоксину вказує на можливе формування H2O2-iндукованого редокс-сигналу саме в мiтохондрiях. |
| format |
Article |
| author |
Жадько, С.И. |
| author_facet |
Жадько, С.И. |
| author_sort |
Жадько, С.И. |
| title |
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса |
| title_short |
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса |
| title_full |
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса |
| title_fullStr |
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса |
| title_full_unstemmed |
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса |
| title_sort |
h2o2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19767 |
| citation_txt |
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального пероксиредоксина и его роль в реакции клеток культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии полиэтиленгликоля и оксидативного стресса / С.И. Жадько // Доп. НАН України. — 2010. — № 3. — С. 171-174. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT žadʹkosi h2o2zavisimaâékspressiâmitohondrialʹnogoperoksiredoksinaiegorolʹvreakciikletokkulʹturytkaniarabidopsisthalianapridejstviipoliétilenglikolâioksidativnogostressa AT žadʹkosi h2o2dependentexpressionofmitochondrialperoxiredoxinanditsroleinreactionofarabidopsisthalianatissueculturecellstopegandoxidativestress |
| first_indexed |
2025-11-24T03:07:37Z |
| last_indexed |
2025-11-24T03:07:37Z |
| _version_ |
1849639470340505600 |
| fulltext |
УДК 581.1:57.044:582.683.2
© 2010
С.И. Жадько
H2O2-зависимая экспрессия митохондриального
пероксиредоксина и его роль в реакции клеток
культуры ткани Arabidopsis thaliana при действии
полиэтиленгликоля и оксидативного стресса
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Е.Л. Кордюм)
У клiтинах культури тканини Arabidopsis thaliana при дiї осмотичного та оксидатив-
ного стресiв у першi хвилини впливу вiдбувається утворення H2O2, яке спричиняє H2O2-
залежне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредоксину, антиоксидант-
ної активностi та пiдвищення загальної стiйкостi клiтин до розвитку оксидативної
деструкцiї. Раннє стресорне збiльшення експресiї гена мiтохондрiального пероксиредок-
сину вказує на можливе формування H2O2-iндукованого редокс-сигналу саме в мiто-
хондрiях.
Осмотический и оксидативный стрессы вызывают в клетках растений раннюю стрессорную
оксидативную вспышку (СОВ), продукты которой — активные формы кислорода (АФК),
включая H2O2, имеют двойную функцию: сигнальную и оксидативно-деструктивную [1–4].
При выполнении стрессорной сигнальной функции молекулы H2O2 СОВ акцептируются
другими молекулами или рецепторами и этот сформированный редокс-сигнал передается
далее к соответствующим стресс-реализующим системам [1, 2]. Считается, что белки перо-
ксиредоксины (ПР), наряду с другими АФК-редокс-чувствительными механизмами, при-
нимают участие в выполнении акцепторной функции посредством восстановления тиолов
тиоредоксинов (ТР) в присутствии H2O2 СОВ. Затем восстановленные ТР в качестве транс-
дукторов передают этот редокс-сигнал соответствующим МАП киназам, сигнальным бел-
кам или транскрипционным факторам [2, 3, 5].
Особый интерес представляет изучение митохондриальных ПР (мтПР). Известно, что
митохондрии участвуют в образовании многих клеточных ответов при различных стрес-
сах, в том числе и при оксидативном [6]. ПР, включая и мтПР, также обладают фермента-
тивными антиоксидантными свойствами и способны восстанавливать H2O2 до H2O, таким
образом защищая клетку от развития оксидативной деструкции, особенно при различных
экстремальных воздействиях [7]. Обычно при различных стрессах происходит увеличение
экспрессии генов и белков ПР и ТР [2, 5, 8]. Однако прямых исследований роли мтПР
в реакции клеток растений при стрессах не проводилось.
Целью исследования было изучение раннего H2O2-зависимого увеличения экспрессии
гена мтПР и его роли в реакции и оксидативной устойчивости клеток культуры ткани
Arabidopsis thaliana при осмотическом и оксидативном стрессах.
Материалы и методы исследования. Исследовали 12-суточную каллусную культуру
ткани A. thaliana, экотип Columbia, полученную из листьев проростков в нашей лаборато-
рии д-ром биол. наук В.В. Сарнацкой и Т.В. Воробьевой. Культуру ткани выращивали на
среде Мурасиге и Скуга в темноте при 24 ◦С. Осмотический стресс вызывали посредством
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №3 171
Рис. 1. Содержание H2O2 в культуре ткани A. thaliana при действии ПЭГ (1 ), H2O2 (2 ), АО + ПЭГ (3 )
и АО +H2O2 (4 ). K — контроль
действия 30% раствора полиэтиленгликоля-6000 (ПЭГ), а оксидативный стресс — посред-
ством действия 50 мМ H2O2. Содержание H2O2 определяли по методу [9]. Для изучения
роли H2O2 СОВ использовали методику антиоксидантного (АО) ингибирования [10]. Для
этого культуру ткани перед стрессом обрабатывали 10 мM раствором аскорбата в течение
25 мин, после чего клетки сразу подвергали воздействию ПЭГ или H2O2 (в дальнейшем
варианты АО + ПЭГ и АО + H2O2).
Содержание мРНК мтПР в относительных единицах определяли посредством РТ-ПЦР
с применением соответствующих оптимизаций, контролей и агарозного гель-электрофореза,
реактивы и протоколы Fermentas. Для целенаправленного снижения внутриклеточного ко-
личества мРНК мтПР использовали специально созданные олигодезоксинуклеотидные ан-
тисэнсы (АС). Данная процедура была применена согласно [11]. Содержание ТБК-активных
продуктов (ТБКАП), как показателя степени развития оксидативной деструкции в клет-
ках, определяли спектрофотометрически [6]. Количество белка рассчитывали по методу
Брэдфорд [12]. Повторность экспериментов 3–4-кратная. Полученные данные обрабатыва-
ли статистически [13].
Результаты исследования и их обсуждение. В клетках культуры ткани A. tha-
liana при действии ПЭГ и H2O2 происходило раннее увеличение содержания H2O2, которое
к 30 мин было выше контрольного уровня в среднем на 25–33%. Затем к 60 и 90 мин со-
держание H2O2 медленно снижалось (рис. 1). Раннее увеличение содержания H2O2 и его
последующее снижение соответствует изменениям динамики СОВ, зарегистрированной ме-
тодом определения интенсивности спонтанной хемилюминесценции для АФК. При этом
начальное увеличение АФК происходит при активации пероксидации, после чего насту-
пает стадия снижения в результате увеличения антиокислительной активности клеток [14].
Аскорбат ингибировал стрессорное образование H2O2 в среднем на 63–70% при обоих воз-
действиях (см. рис. 1, 3, 4 ).
За ранним увеличением содержания H2O2 в процессе СОВ следовало повышение экс-
прессии гена мтПР. К 120 мин воздействия ПЭГ содержание мРНК этого гена было выше
уровня контроля почти в 2 раза (рис. 2, а).
В следующей серии экспериментов было установлено H2O2-зависимое увеличение экс-
прессии гена мтПР при действии ПЭГ. Посредством АО ингибиторного анализа показано,
что при снижении содержания H2O2 СОВ в среднем на 65% (см. рис. 1, 3, 4 ) экспрессия
172 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №3
Рис. 2. Полуколичественный РТ-ПЦР анализ мРНК мтПР культуры ткани A. thaliana при действии ПЭГ
(а), АО + ПЭГ (б ) и АС (в). K — контроль
Рис. 3. Содержание ТБКАП в клетках культуры ткани A. thaliana при действии ПЭГ (1 ), H2O2 (2 ), АС+
+ ПЭГ (3 ) и АС +H2O2 (4 ). К — контроль
этого гена уменьшалась почти в 2 раза (см. рис. 2, б ). У контрольных вариантов культуры
ткани АС снижали содержание мРНК мтПР в среднем на 40–50% (см. рис. 2, в).
При действии ПЭГ и H2O2 достоверных изменений в содержании ТБКАП к 60 и 120 мин
не происходило. Только к 180 мин наблюдалась некоторая тенденция в снижении уровня
ТБКАП на 10–13% соответственно (рис. 3, 1, 2 ).
Однако в результате применения АС, вызывающих снижение содержания мРНК мтПР,
а значит, и снижение АО-активности этого белка, содержание ТБКАП к 180 мин, наоборот,
увеличивалось на 16 и 21% соответственно (см. рис. 3, 3, 4 ), что указывает на снижение
устойчивости клеток культуры ткани к данным стрессам и развитие в них оксидативной
деструкции.
Таким образом, в клетках культуры ткани A. thaliana при осмотическом и оксидатив-
ном стрессах в первые минуты происходит образование H2O2 в процессе развития СОВ.
Затем эта H2O2 в качестве вторичного мессенджера вызывает H2O2-зависимое увеличе-
ние экспрессии гена мтПР, что приводит к увеличению АО-активности и, соответственно,
к повышению общей устойчивости клеток к развитию оксидативной деструкции.
Раннее стрессорное увеличение экспрессии гена мтПР указывает на возможное форми-
рование H2O2-индуцируемого редокс-сигнала именно в митохондриях. Однако для подтвер-
ждения этого предположения необходимо изучить также участие в этом процессе митохон-
дриальных тиоредоксинов.
Автор выражает признательность д-ру биол. наук В. В. Сарнацкой и Т.В. Воробьевой за
предоставленную культуру ткани A. thaliana, а также А.С. Талалаеву за помощь в проведении
РТ-ПЦР.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №3 173
1. Mittler R., Vanderauwera S., Gollery M., Breusegem F.V. Reactive oxygen gene network of plants //
Trends Plant Sci. – 2004. – 9, No 10. – P. 490–498.
2. Dietz K.-J. Redox signal integration: from stimulus to networks and genes. // Physiol. Plant. – 2008. –
133. – P. 459–468.
3. Miller G., Shulaev V., Mittler R. Reactive oxygen signaling and abiotic stress. // Ibid. – 2008. – 133. –
P. 481–489.
4. Breusegem F.V., Bailey-Serres J., Mittler R. Unraveling the Tapestry of Networks Involving Reactive
Oxygen Species in Plants // Plant Physiol. – 2008. – 147. – P. 978–984.
5. Finkemeier I., Goodman M., Lamkemeyer P. et al. The mitochondrial type II peroxiredoxin F is essential
for redox homeostasis and root growth of Arabidopsis thaliana under stress // J. Biol. Chem. – 2005. –
280, No 13. – P. 12168–12180.
6. Клеточные механизмы адаптации растений к неблагоприятным воздействиям экологических факто-
ров в естественных условиях / Под ред. Е. Л. Кордюм. – Киев: Наук. думка, 2003. – 277 с.
7. Dietz K.-J., Jacob S., Oelze M.-L. et al. The function of peroxiredoxins in plant organelle redox metaboli-
sm // J. Exp. Bot. – 2006. – 57, No 8. – P. 1697–1709.
8. Kumar S., Holmgren A. Induction of thioredoxin, thioredoxin reductase and glutaredoxin activity in mouse
skin by TPA, a calcium ionophore and other tumor promoters // Carcinogenesis. – 1999. – 20, No 9. –
P. 1761–1767.
9. Maksymiec W., Krupa Z. The effects of short-term exposition to Cd, excess Cu ions and jasmonate on
oxidative stress appearing in Arabidopsis thaliana // Environ. and Exp. Bot. – 2006. – 57. – P. 187–194.
10. Noctor G., Foyer C.H. Ascorbate and glutathione: keeping active oxygen under control // Annu. Rev.
Plant Physiol. Plant Mol. Biol. – 1998. – 49. – P. 249–279.
11. Sun C., Hoglund A.-S., Olsson H. et al. Antisense oligodeoxynucleotide inhibition as a potent strategy in
plant biology: identification of SUSIBA2 as a transcriptional activator in plant sugar signaling // Plant
J. – 2005. – 44. – P. 128–138.
12. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein
utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. – 1976. – 72. – P. 248–254.
13. Плохинский Н.А. Биометрия. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1970. – 367 с.
14. Барабой В.А., Жадько С.И. Ранние изменения интенсивности спонтанной хемилюминесценции кор-
ней проростков гороха при гипергравитации // Докл. АН Украины. – 1992. – № 7. – С. 156–158.
Поступило в редакцию 10.07.2009Институт ботаники им. Н. Г. Холодного
НАН Украины, Киев
S. I. Jadko
H2O2-dependent expression of mitochondrial peroxiredoxin and its role
in reaction of Arabidopsis thaliana tissue culture cells to PEG and
oxidative stress
In Arabidopsis thaliana tissue culture cells under osmotic and oxidative stresses in the first minutes
of impact takes place the early increase in the H2O2 content, which leads to the H2O2-dependent
increase of mitochondrial peroxiredoxin gene expression, AO activity, and general cell resistance
to the development of oxidative destruction. The early stress increase of mitochondrial peroxi-
redoxin gene expression indicates a possible formation of the H2O2-induced redox signal just in
mitochondria.
174 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №3
|