Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов
Для дослідження механізмів регуляції фосфоліпази D цитокінінами в сім’ядолях проростків Amaranthus caudatus L. використовувалися модифікатори рівнів іонів кальцію у клітинах — ЕГТА, хелатор іонів кальцію та верапаміл, інгібітор каналів кальцію плазматичних мембран. Цитокінін БАП зумовлює накопичення...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Український ботанічний журнал |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30187 |
| 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: | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов/ В.С. Кравец, Я.С. Kолесников, С.В. Kретинин, О.М. Бондаренко, Г.А. Романов // Укр. ботан. журн. — 2010. — Т. 67, № 3. — С. 457-566. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859657599037734912 |
|---|---|
| author | Кравец, В.С. Колесников, Я.С. Кретинин, С.В. Бондаренко, О.М. Романов, Г.А. |
| author_facet | Кравец, В.С. Колесников, Я.С. Кретинин, С.В. Бондаренко, О.М. Романов, Г.А. |
| citation_txt | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов/ В.С. Кравец, Я.С. Kолесников, С.В. Kретинин, О.М. Бондаренко, Г.А. Романов // Укр. ботан. журн. — 2010. — Т. 67, № 3. — С. 457-566. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Український ботанічний журнал |
| description | Для дослідження механізмів регуляції фосфоліпази D цитокінінами в сім’ядолях проростків Amaranthus caudatus L. використовувалися модифікатори рівнів іонів кальцію у клітинах — ЕГТА, хелатор іонів кальцію та верапаміл, інгібітор каналів кальцію плазматичних мембран. Цитокінін БАП зумовлює накопичення червоного пігменту амарантину та активацію фосфоліпази D in vivo. Екзогенне введення ЕГТА та верапамілу інгібує вищезазначені реакції клітин на дію цитокінінів. Отримані результати свідчать на користь того, що ізоферменти фосфоліпази D залучені до реалізації біологічної дії цитокінінів у клітинах рослин, іони кальцію забезпечують тонку регуляцію функцій ферменту.
In order to study regulation of phospholipase D by cytokinins in cotyledons of Amaranthus seedlings, we applied different modifiers of calcium levels in cells — EGTA, a chelаtor of calcium, or verapamil, a calcium channel inhibitor, in the plasma membrane. Cytokinin BAP induces accumulation of the red pigment amaranthin and phospholipase D activation in vivo. Exogeneous application of EGTA and verapamil inhibits the abovementioned cytokinin responses. It is suggested that phospholipase D isoenzymes are involved in biological action of cytokinins in plant cells, and calcium ensures fine-tune regulation of phospholipase D activity.
|
| first_indexed | 2025-11-30T09:29:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
457ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2010, т. 67, № 3
УКРАЇНСЬКИЙ
БОТАНІЧНИЙ
ЖУРНАЛ
Фізіологія, біохімія, клітинна
та молекулярна біологія рослин
В.С. KРАВЕЦ1, Я.С. KОЛЕСНИКОВ1,
С.В. KРЕТИНИН1, О.М. БОНДАРЕНКО1,
Г.А. РОМАНОВ2
1 Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины
ул. Мурманская, 1, г. Kиев, 02094, Украина
2 Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
kravets@bpci.kiev.ua
РОЛЬ КАЛЬЦИЯ В РЕГУЛЯЦИИ
ФОСФОЛИПАЗЫ D ПРИ ДЕЙСТВИИ
ЦИТОКИНИНОВ
К л ю ч о в і с л о в а: Amaranthus caudatus, цитокинин, фос-
фолипаза D, ЭГТА, верапамил, амарантин
© В.С. KРАВЕЦ,
Я.С. KОЛЕСНИКОВ,
С.В. KРЕТИНИН,
О.М. БОНДАРЕНКО,
Г.А. РОМАНОВ, 2010
Одно из интенсивно развивающихся направлений
современной биологии — исследование роли липидной
сигнализации в регуляции метаболизма клеток при дейст-
вии стимулов эндогенной и экзогенной природы [8, 17].
В клетках растений фосфолипиды являются не
только компонентами плазматической мембраны, но и
предшественниками вторичных посредников внутри-
клеточной сигнализации [7, 17]. В отличие от их струк-
турных аналогов количество сигнальных липидов под-
вержено флуктуациям, размах которых определяется
величиной и длительностью влияния эндогенных и/или
экзогенных факторов, а в случае прекращения их дейс-
твия исходный уровень таких липидов, свойствен-
ный определенному типу клеток, восстанавливается.
Следовательно, для молекул сигнальных липидов ха-
рактерны бóльшие скорости превращений, чем для ли-
пидов, которые не принимают участия в передаче сиг-
налов. Такие свойства описаны, прежде всего, для по-
лифосфоинозитидов, фосфатидных кислот (ФК), диацил-
глицеролпирофосфата, лизофосфолипидов, ряда жир-
458 ISSN 0372-4123. Ukr. Botan. Journ., 2010, vol. 67, № 3
ных кислот [35]. Многие биотические и абиотические стрессы, как и ряд
фитогормонов, вызывают резкое повышение содержания в клетках растений
фосфатидной кислоты, что может свидетельствовать об активации как фосфо-
липазы D (ФЛD) [8, 17], так и фосфолипазы С [19] с одновременной активаци-
ей диацилглицеролкиназы [7].
ФЛD (ЕС 3.1.4.4.) — фермент, гидролизирующий структурные фосфоли-
пиды с образованием фосфатидной кислоты и свободных гидрофильных со-
единений типа холина, играет важную роль в реакциях клеток растений на
действие стрессов и фитогормонов [17], а продукт реакции — фосфатидная
кислота — служит многофункциональным вторичным посредником сигналь-
ных каскадов [8, 33].
Для исследования возможных путей действия фитогормонов широко при-
меняются специфические биотесты. В семядолях этиолированных проростков
Аmaranthus caudatus L. (амаранта) цитокинин, 6-бензиламинопурин (БАП),
вызывает быстрое накопление красного пигмента амарантина, на чем и осно-
ван специфический, чувствительный и надежный биотест на действие этого
фитогормона [26]. Вещества-ингибиторы передачи внутриклеточных сигна-
лов, снижающие уровень биосинтеза амарантина, использовались для выясне-
ния механизмов действия цитокининов в клетках. Обработка растений пер-
вичными спиртами (в частности, 1-бутанолом), ингибиторами образования
ФК, катализируемого ФЛD, приводит к снижению уровня биосинтеза пиг-
мента ранее, чем блокаторы транскрипции. Более того, первичные спирты
блокируют накопление транскриптов гена первичного ответа на цитокинины
[26, 27]. В клетках Catharanthus roseus L. стимулирующий эффект цитокининов
на транскрипцию генов первичного ответа также существенно подавлялся
этими спиртами. Однако в случае добавления в смесь определенных фосфа-
тидных кислот индукция транскрипции гена первичного ответа на цитокини-
ны восстанавливалась [5]. Анализ соотношения фосфолипидов в колеоптилях
Zea mays L. показал, что обработка проростков БАП в течение 30 мин приводит
к трехкратному повышению уровня фосфатидной кислоты и снижению коли-
чества субстрата данного фермента — фосфатидилэтаноламина [4]. Ранее мы
установили, что ФЛD может быть задействована в сигнальном каскаде цито-
кининов в клетках растений [2].
У Arabidopsis thaliana L. исследованы различные молекулярные формы
ФЛD, активность которых зависит как от миллимолярных (ФЛDα) [12; 24], так
и микромолярных (ФЛDβ, ФЛDδ, ФЛDγ, ФЛDε) [23, 34, 37] концентраций
кальция, описаны также независимые от указанного иона молекулярные фор-
мы ФЛD (ФЛDζ) [25].
Установлена способность ФЛDβ связывать ионы кальция и показано, что
степень связывания значительно повышалась при наличии в среде фосфати-
дилсерина, что указывает на возможность регуляции фосфолипидами плазма-
тической мембраны степени взаимодействия ФЛDβ с данными ионами [24,
37]. Эти эффекты ионов кальция и компонентов биологических мембран обес-
459ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2010, т. 67, № 3
печивают тонкую регуляцию функций ФЛD. Аналогичным образом актив-
ность ФЛD в пределах одного класса молекулярных форм фермента ФЛDγ
(ФЛDγ1 и ФЛDγ2) зависит от различных концентраций кальция [23]. Мак си-
мальная активность молекулярной формы ФЛDδ у A. thaliana in vitro зарегист-
рирована в присутствии микро- и миллимолярных концентраций кальция [34].
Фермент ФЛDε также активен тогда, когда есть микромолярные концентрации
Са2+, но исключительно при наличии активатора — олеиновой кислоты [11].
Способность к регуляции указанных молекулярных форм ФЛD низкими уров-
нями ионов кальция свидетельствует о возможности быстрой активации этих
ферментов в ответ на минимальные флуктуации концентраций кальция в клет-
ках, обусловленные действием эндогенного или экзогенного стимулов [17, 29].
Целью данной работы было исследование роли кальция в регуляции ак-
тивности ФЛD при действии цитокининов на ткани растений.
Материалы и методы исследований
Объект исследования — этиолированные трехдневные проростки A. caudatus,
выращенные при температуре 25 °С в термостате. Семена получены в На-
циональном ботаническом саду им. Н.Н. Гришко НАН Украины. Изучение
действия БАП на биосинтез пигмента амарантина и динамику количества фос-
фолипидов проводили на семядолях, которые отделяли при слабом oсвещении.
Введение метки, экстракция и анализ фосфолипидов. Семядоли A. caudatus
инкубировали 14 час при температуре 25 °С в растворе [33P]-ортофосфата
с
ак-
тивностью 3,7 МБк/мл, приготовленном на 25 мM Mes-KOH (2-(N-мор фо-
лино)-этансульфоновой кислоты-КОН) буфере (рН 6,4). С целью анализа ак-
тивности фосфолипазы D в ткани растений вводили 0,8 %-ный 1-бутанол.
Чувствительность ФЛD к ионам кальция in vivo исследовали путем инкубиро-
вания тканей в течение 30 мин с модификаторами кальциевого баланса в клет-
ках (5 мM ЭГТА и 0,3 мМ верапамила) в Мes-KOH буфере. Ткани растений
обрабатывали цитокинином БАП (5 × 10–6 М) и фиксировали в жидком азоте.
В контрольные варианты добавляли по отдельности 1-бутанол, БАП или БАП
с 2-бутанолом (неактивным аналогом 1-бутанола).
Липиды экстрагировали смесью 50 : 100 : 1 хлороформ/метанол/12 М со-
ляная кислота. Двухфазную систему создавали, добавляя хлороформ и 0,9%-
ный раствор NaCl. Нижнюю органическую фазу промывали смесью 3:48:47
хлороформ/метанол/1М соляная кислота. Экстракты липидов упаривали в
токе азота и сохраняли при температуре — 20 °С [38].
Фосфолипиды разделяли на активированных нагреванием пластинках для
тонкослойной хроматографии (10 × 20 см) «MERCK» (Германия) в органичес-
кой фазе системы этилацетат/изооктан/муравьиная кислота/вода (12:2:3:10 об./
об.) [38]. В целях идентификации липидов использовали вещества-стандарты
(фирмы «Fluka» и «Sigma»). Меченые фосфолипиды визуализировали методом
авторадиографии на рентгеновской пленке «Retina XBM» (Украина—Германия).
Количественную активность образцов фосфолипидов определяли методом
460 ISSN 0372-4123. Ukr. Botan. Journ., 2010, vol. 67, № 3
сцинтилляционного счета на жидкостно-сцинтилляционном счетчике Rack
Beta 1219 («Wallac», Финляндия)
Результаты исследований и их обсуждение
В связи с тем, что цитокинины играют ключевую роль в регуляции роста и
развития растений, они интенсивно исследуются с целью установления ми-
шеней их действия, путей влияния на активность и направленность метабо-
лизма клеток растений [1, 3]. Для определения роли кальция в регуляции
фосфолипазы D при действии цитокининов анализировали способность
этого фермента катализировать реакцию трансэтерификации при наличии
первичных спиртов. Ранее мы установили, что ФЛD чувствительна к дейс-
твию цитокининов у модельного объекта А. caudatus [2]. Для ФЛD характер-
на способность образовывать при наличии первичных спиртов фосфатидил-
спирты вместо фосфатидной кислоты в так называемой реакции трансэте-
рификации, на которой основаны большинство исследований активности
ФЛD in vivo [8, 21, 38]. В связи с этим в ткани растений вводили непосредс-
твенный предшественник фосфатидилспиртов — первичный спирт 1-бута-
нол [21, 38]. На радиоавтографе хроматограммы фосфолипидов (рис. 1; 3)
показано пятно фосфатидилбутанола, образующееся при действии БАП и
введении в ткани первичного бутанола. Вторичный бутанол, не используе-
мый ФЛD в качестве субстрата в реакции трансэтерификации, не способс-
твовал новообразованию фосфатидилбутанола (рис. 1; 4). На радиоавтогра-
фах были выявлены области фосфатидилбутанола исключительно в треках
фосфолипидов, выделенных из растений, обработанных БАП (рис. 1). Уже
на 10-й минуте действия цитокининов наблюдалось резкое увеличение но-
вообразования фосфатидилбутанола, о чем свидетель ствовали результаты
сцинтилляционного счета (рис. 2). Более длительное воздействие цитоки-
нинов повышало интенсивность накопления фосфатидилбутанола (данные
не приведены), что свидетельствует о существенной активации ФЛD при
действии цитокининов. С другой стороны, вторичные спирты, которые не
вовлекаются в реакцию трансэтерификации, не вызывали в клетках синтеза
фосфатидилбутанола (рисунки 1, 2).
В процессе функционирования ФЛD в клетках образуется ФК, которая
является не только метаболитом фосфолипидов, но и модулятором активности
ряда ферментных систем, вовлекаясь в реакцию клеток на действие фито-
гормонов и стресса [3, 8]. Среди ключевых ферментов метаболизма клеток, ак-
тивируемых ФК, установлены фосфоинозитид-зависимая протеинкиназа [6]
и протеинкиназа, которая активируется как ФК, так и ионами кальция [32].
ФК также стимулирует полимеризацию актина [13]. С другой стороны, среди
ферментов, ингибируемых ФК, выявлена протеинфосфатаза 2С [36].
В клетках растений существуют различные по биохимическим свойствам
молекулярные формы ФЛD, которые отличаются по чувствительности к ко-
факторам — ионам кальция [17], играющим роль вторичных посредников ряда
461ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2010, т. 67, № 3
сигнальных систем клеток животного и растительного происхождения и участ-
вующих в формировании реакции метаболизма клеток на действие различных
факторов внешней среды [14, 15, 30].
Для анализа участия ионов кальция в регуляции метаболизма клеток ши-
роко используют этиленгликольтетраацетат (ЭГТА), хелат которого с ионом
кальция не проникает через плазмалемму, в результате чего снижается концент-
рация внеклеточного кальция, и верапамил (производное фенилалкилами-
Рис. 1. Радиоавтограф уровня активности фосфолипазы D (по уровню новообразования
фосфатидилбутанола) в тканях Amaranthus caudatus L. in vivo под влиянием БАП (10 мин): 1 —
контроль; 2 — 1-бутанол; 3 — БАП + 1-бутанол; 4 — БАП + 2-бутанол
Fig. 1. Radioautograph of levels phospholipase D activity (according to phosphatidylbutanol
accumulation) by BAP (10 min) in Amaranthus caudatus L. tissues in vivo: 1 — control; 2 — 1-butanol;
3 — BAP + 1-butanol; 4 — BAP + 2-butanol
Фосфатидилбутанол
Фосфатидная кислота
Структурные
фосфолипиды
1 2 3 4
462 ISSN 0372-4123. Ukr. Botan. Journ., 2010, vol. 67, № 3
на), ингибирующий Са2+-каналы L-типа плазматических мембран [9, 18]. Эти
модификаторы уровней кальция используются для изучения регуляции ФЛD в
клетках растений и животных. В частности, аккумуляция ФК, обусловленная
активацией ФЛD под влиянием холодового шока, нивелируется ЭГТА (2,2 мМ)
или ионами лантана (10 мМ) (ингибитора каналов кальция) в суспензиях кле-
ток Arabidopsis [28]. ЭГТА также угнетает активность ФЛD проростков риса
[16]. Выраженное угнетение ФЛD, активированной 1,25-гидроксивитамином
D3, зарегистрировано при обработке миобластов ЭГТА, а также блокаторами
Рис. 3. Влияние ЭГТА и верапамила на активность фосфолипазы D in vivo в тканях A. caudatus
при действии БАП в течение 30 мин
Fig. 3. Effect of EGTA and verapamyl on phospholipase D activity in vivo in A. caudatus tissues
under BAP application during 30min
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Контроль 1-бутанол 1-бутанол+ БАП 2-бутанол+ БАП
Ра
ди
оа
кт
ив
но
ст
ь
33
Р,
и
мп
./м
ин
Рис. 2. Влияние БАП (10 мин) на уровень новообразования фосфатидилбутанола (актив-
ность фосфолипазы D) в тканях A. caudatus in vivo
Fig. 2. Effect of BAP on phosphatidylbutanol accumulation (phospholipase D activity) in A. caudatus
tissues in vivo
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Контроль БАП+1-
бутанол
БАП+1-бут.+
ЭГТА
БАП+1-бут.+
верапамил
Ра
ди
оа
кт
ив
но
ст
ь 33
Р,
и
мп
./м
ин
Р
а
д
и
о
а
к
т
и
в
н
о
с
т
ь
3
3
P
,
и
м
п
./
м
и
н
Р
а
д
и
о
а
к
т
и
в
н
о
с
т
ь
3
3
P
,
и
м
п
./
м
и
н
463ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2010, т. 67, № 3
каналов кальция нифедипином и верапамилом [20]. В плазматической мемб-
ране тромбоцитов кроликов верапамил (10–4 М) угнетал формирование фос-
фатидной кислоты [10].
Наличие в клетках растений молекулярных форм ФЛD, зависимых от
уровня ионов кальция [17], обусловило наш интерес к определению роли этих
ионов в регуляции ФЛD клеток A. caudathus in vivo при действии цитокининов.
Для выявления возможного участия ионов кальция в механизме действия ци-
токининов ткани семядолей амаранта, насыщенные радиоактивным фосфо-
ром, инкубировали с ЭГТА и верапамилом. Далее в среду инкубации растений
вводили БАП. Результаты анализа влияния цитокининов на уровень формиро-
вания in vivo фосфатидилбутанола под воздействием хелатора ионов кальция
(ЭГТА) и блокатора кальциевых каналов (верапамила) приведены на диаграм-
ме (рис. 3). В присутствии исследуемых веществ радиоактивность продукта
ФЛD, синтезированного после введения цитокининов, резко снижалась по
сравнению с вариантами, где добавлялся только БАП. ЭГТА, способный свя-
зывать кальций в апопласте, в меньшей мере угнетал синтез фосфатидилбута-
нола, в то время как верапамил, блокирующий кальциевые каналы плазмати-
ческой мембраны, значительно снижал активность ФЛD, стимулированную
цитокининами (рис. 3). Полученные нами результаты свидельствуют о сниже-
нии уровня новообразования фосфатидилбутанола при хелатировании ионов
кальция в апопласте в случае введения в ткани исследуемых растений ЭГТА.
Еще более сильное угнетение активности ФЛD отмечено в опытах с использо-
ванием верапамила (рис. 3), поскольку он предотвращает проникновение в
клетки ионов кальция, играющих важную роль в регуляции активности ФЛD.
Впервые выявленное в наших исследованиях снижение реакции ФЛD на
цитокинины при введении в ткани ЭГТА и верапамила обусловлено способнос-
тью большинства молекулярных форм ФЛD клеток растений использовать ионы
кальция в качестве кофакторов для регуляции ферментативной активности [24,
34]. Это объясняется наличием в первичной структуре ФЛD специфических до-
менов, связывающих кальций. Одним из них является домен С2, локализиро-
ванный на N-конце первичной структуры фермента. Как предполагают, ионы
кальция активируют ФЛD путем высокоафинного связывания с доменом С2
фермента [22, 37], который ассоциируется с фосфолипидами. Низкоаффинным
сайтом присоединения ионов кальция является активный центр ФЛD [22, 31].
Связывание кальция с доменом С2 обеспечивает присоединение последнего к
субстрату ФЛD, но блокирует его ассоциацию c кофактором фосфатидилинози-
толдифосфатом [37], тогда как влияние ионов кальция на активный центр повы-
шает его аффинность к фосфатидилинозитолдифосфату, который так же, как и
кальций, задействован в тонкой регуляции функций ФЛD.
Выводы
ФЛD принимает участие в трансдукции цитокининовых сигналов и реализа-
ции действия исследованных фитогормонов в клетках растений.
464 ISSN 0372-4123. Ukr. Botan. Journ., 2010, vol. 67, № 3
Показано, что модификаторы уровней ионов кальция (ЭГТА и верапамил)
при введении их в ткани вызывали снижение цитокинин-зависимой актив-
ности ФЛD. Эти результаты, полученные нами впервые, указывают на участие
ионов кальция в регуляции реакции ряда молекулярных форм ФЛD на дейст-
вие цитокининов.
Работа поддержана НАН Украины (гранты 5/3-08; 5/1-09 и 2.1.10.32-05),
Российским фондом фундаментальных исследований (Россия) (гранты 07—04—
00331 и 08—04—90429_Укр.), НШ—3444.2008.4 и программой Президиума Рос-
сийской академии наук «Молекулярная и клеточная биология».
1. Веденічева Н.П., Мусатенко Л.І. Локалізація і динаміка цитокінінів в період формуван-
ня репродуктивних органів Zea mays L. // Укр. ботан. журн. — 2008. — 65, № 6. —
С. 896—902.
2. Кравец В.С., Кретинин С.В., Колесников Я.С. и др. Цитокинины вызывают быструю акти-
вацию фосфолипазы D в чувствительных тканях растений // Докл. Академии наук
(РАН). — 2009. — 428, № 5. — С. 1—4.
3. Романов Г.А. Как цитокинины действуют на клетку // Физиол. раст. — 2009. — 56, № 2. —
С. 268—290.
4. Тарасова О.В., Медведев С.С. Влияние бензиламинопурина на жирнокислотный состав и
соотношение фосфолипидов в колеоптилях и корнях проростков кукурузы // Вест.
Санкт-Петерб. ун-та. — 2008. — 3, № 2. — C. 85—88.
5. Amini A., Glévarec G., Andreu F., et al. Effects of phosphatidic acid on cytokinin signal
transduction in periwinkle cells // J. Plant Growth Regul. — 2008. — 27, № 4. — P. 394—399.
6. Anthony R.G., Henriques R., Helfer A. et al. A protein kinase target of a PDK1 signalling pathway
is involved in root hair growth in Arabidopsis // EMBO J. — 2004. — 23, № 3. — P. 572—581.
7. Arisz S.A., Testerink C., Munnik T. Plant PA signaling via diacylglycerol kinase // Biochim.
Biophys. Acta — Mol. Cell Biol. Lipids. — 2009. — 1791, № 9. — P. 869—875.
8. Bargmann B.O., Munnik T. The role of phospholipase D in plant stress responses // Curr. Opin.
Plant Biol. — 2006. — 9, № 5. — P. 515—522.
9. Garrido I., Espinosa F., Álvarez-Tinaut M.C. Oxidative defence reactions in sunflower roots
induced by methyl-jasmonate and methyl-salicylate and their relation with calcium signaling //
Protoplasma. — 2009. — 237, № 4. — P. 27—39.
10. Homa S.T., Khan S.N., Conroy D.M. et al. Verapamil inhibits phosphatidic acid formation and
modifies phosphoinositide metabolism in stimulated platelets // European Journal of Pharmacol. —
1990. — 182, № 3. — P. 457—464.
11. Hong Y., Devaiah S.P., Bahn S.C. et al. Phospholipase Dε and phosphatidic acid enhance
Arabidopsis nitrogen signaling and growth // Plant J. — 2009. — 58, № 3. — P. 376—387.
12. Hong Y., Pan X., Welti R., Wang X. Phospholipase Dα3 is involved in the hyperosmotic response
in Arabidopsis // The Plant Cell. — 2008. — 20, №3. — Р. 803—816.
13. Huang S., Gao l., Blanchoin l., Staiger C.J. Heterodimeric capping protein from Arabidopsis is
regulated by phosphatidic acid // Mol. Biol. Cell. — 2006. — 17, № 4. — P. 1946—1958.
14. Kordyum E.L. A role for the cytoskeleton in plant cell gravisensitivity and Ca2+-signaling in
microgravity // Cell Biol. International. — 2003. — 27, № 3. — P. 219—221.
15. Kordyum E.L. Calcium signaling in plant cells in altered gravity // Adv. Space Res. — 2003. —
32, № 8. — P. 1621—1630.
16. Lee M.H. Phospholipase D of rice bran. II. The effects of the enzyme inhibitors and activators
on the germination and growth of root and seedling of rice // Plant Sci. — 1989. — 59, № 1. —
P. 35—43.
17. Li M., Hong Y., Wang X. Phospholipase D- and phosphatidic acid-mediated signaling in plants //
Biochim. Biophys. Acta. — 2009. — 1791, № 9. — P. 927—935.
465ISSN 0372-4123. Укр. ботан. журн., 2010, т. 67, № 3
18. Maffei M., Bossi S., Spiteller D. et al. Effects of feeding Spodoptera littoralis on lima bean leaves.
I. Membrane potentials, intracellular calcium variations, oral secretions, and regurgitate
components // Plant Physiol. — 2004. — 134, № 4. — P. 1752—1762.
19. Mishkind M., Vermeer J. E.M., Darwish E., Munnik T. Heat stress activates phospholipase D and
triggers PIP2 accumulation at the plasma membrane and nucleus // Plant J. — 2009. — 60,
№ 1. — P. 10—21.
20. Morelli S., Boland R., de Boland A.R. 1,25(OH)2-vitamin D3 stimulation of phospholipases C
and D in muscle cells involves extracellular calcium and a pertussis-sensitive G protein // Mol.
Cell Endocrinol. — 1996. — 122, № 2. — P. 207—211.
21. Munnik T., Meijer H.J.G., ter Riet B. Hyperosmotic stress stimulates phospholipase D activity
and elevates the levels of phosphatidic acid and diacylglycerol pyrophosphate // Plant J. —
2000. — 22, № 2. — P. 147—154.
22. Pappan K., Zheng L., Krishnamoorthi R., Wang X. Evidence for and characterization of Ca2+
binding to the catalytic region of Arabidopsis thaliana pospholipase Dβ // J. Biol. Chem. —
2004. — 279, № 46. — P. 47833—47839.
23. Qin C., Li M., Qin W. et al. Expression and characterization of Arabidopsis phospholipase Dγ2 //
Biochim. Biophys. Acta. — 2006. — 1761, № 12. — P. 1450—1458.
24. Qin W., Pappan K., Wang X. Molecular heterogeneity of phospholipase D (PLD): cloning of
PLDα and regulation of PLDα, β, and γ by polyphosphoinositides and calcium // J. Biol. Chem. —
1997. — 272, № 45. — P. 28267—28273.
25. Qin C., Wang X. The Arabidopsis phospholipase D family. Characterisation of calcium-in de-
pendent and phosphatidilcholine-selective phospholipase Dζ1 with distinct regulatory domains //
Plant Physiol. — 2002. — 128, № 3. — P. 1057—1068.
26. Romanov G. A., Getman I. A., Schmülling Т. Investigation of early cytokinin effects in a rapid
Amaranthus seedling test // Plant Growth Regul. — 2000. — 34, № 3. — P. 337—344.
27. Romanov G. A., Kieber J. J., Schmülling Т. A rapid cytokinin response assay in Arabidopsis
indicates a role for phospholipase D in cytokinin signaling // FEBS Letters. — 2002. — 515,
№ 1. — P. 39—43.
28. Ruelland E., Cantrel C., Gawer M. et al. Activation of phospholipase C and D is an early response
to a cold exposure in Arabidopsis suspension cells // Plant Physiol. — 2002. — 130, № 2. —
P. 999—1007.
29. Ryu S.B., Wang X. Increases in free linolenic and linoleic acids associated with phospholipase
D-mediated hydrolysis of phospholipids in wounded castor bean leaves // Biochim. Biophys.
Acta. — 1998. — 1393, № 1. — P. 193—202.
30. Saidi Y., Finka A., Muriset M. et al. The heat shock response in moss plants is regulated by
specific calcium-permeable channels in the plasma membrane // The Plant Cell. — 2009. — 21,
№ 9. — P. 2829—2843.
31. Stumpe S., König S., Ulbrich-Hofmann R. Insights into the structure of plant α-type phospholipase
D // FEBS J. — 2007. — 274, № 10. — P. 2630—2640.
32. Szczegielniak J., Klimecka M., Liwosz A. еt al. A wound-responsive and phospholipid-regulated
maize calcium-dependent protein kinase // Plant Physiol. — 2005. — 139, № 4. — P. 1970—
1983.
33. Wang X., Devaiah S.P., Zhang W., Welti R. Signaling functions of phosphatidic acid // Progress
in Lipid Research. — 2006. — 45, № 3. — P. 250—278.
34. Wang X., Wang C. A novel phospholipase D of Arabidopsis that is activated by oleic acid and
associated with the plasma membrane // Plant Physiol. — 2001. — 127, № 3. — P. 1102—
1112.
35. Hong-Wei X., Chen X., Yu M. Function and regulation of phospholipid signalling in plants //
Biochem. J. — 2009. — 421, № 2. — P. 145—156.
36. Zhang W, Qin C., Zhao J., Wang X. Phospholipase D alpha 1-derived hosphatidic acid interacts
with ABI1 phosphatase 2C and regulates abscisic acid signaling // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. —
2004. — 101, № 25. — P. 9508—9513.
466 ISSN 0372-4123. Ukr. Botan. Journ., 2010, vol. 67, № 3
37. Zheng L., Krioshnamoorthi R., Zolkiewski M., Wang X. Distinct Ca2+ binding properties of novel
C2 domians of plant phospholipase Dα and β // J. Biol. Chem. — 2000. — 275, № 26. — P.
19700—19706.
38. Zonia L., Munnik T. Osmotically induced cell swelling versus cell shrinking elicits specific
changes in phospholipid signals in tobacco pollen tubes // Plant Physiol. — 2004. — 134, № 2. —
P. 813—823.
Рекомендует в печать Поступила 29.01.2010
Е.К. Золотарева
В.С. Kравець1, Я.С. Kолесников1, С.В. Kретинін1, О.М. Бондаренко1, Г.О. Романов2
1 Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ
2 Інститут фізіології рослин ім. К.А. Тімірязєва РАН, Москва
РОЛЬ КАЛЬЦІЮ В РЕГУЛЯЦІЇ ФОСФОЛІПАЗИ D ЗА ДІЇ ЦИТОКІНІНІВ
Для дослідження механізмів регуляції фосфоліпази D цитокінінами в сім’ядолях проростків
Amaranthus caudatus L. використовувалися модифікатори рівнів іонів кальцію у клітинах —
ЕГТА, хелатор іонів кальцію та верапаміл, інгібітор каналів кальцію плазматичних мембран.
Цитокінін БАП зумовлює накопичення червоного пігменту амарантину та активацію фос-
фоліпази D in vivo. Екзогенне введення ЕГТА та верапамілу інгібує вищезазначені реакції
клітин на дію цитокінінів. Отримані результати свідчать на користь того, що ізоферменти
фосфоліпази D залучені до реалізації біологічної дії цитокінінів у клітинах рослин, іони
кальцію забезпечують тонку регуляцію функцій ферменту.
К л ю ч о в і с л о в а: Amaranthus caudatus, цитокінін, фосфоліпаза D, ЕГТА, верапаміл,
амарантин.
V.S. Kravets1, Ya.S. Kolesnikov1, S.V. Kretynin1, O.M.Bondarenko1, G.A. Romanov2
1 Іnstitute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, National Academy of Sciences
of Ukraine, Kyi
2 Institute of Plant Physiology, Russian Academy of Sciences, Moscow
THE ROLE OF CALCIUM IN PHOSPHOLIPASE D REGULATION BY CYTOKININS
In order to study regulation of phospholipase D by cytokinins in cotyledons of Amaranthus seedlings,
we applied different modifiers of calcium levels in cells — EGTA, a chelаtor of calcium, or vera-
pamil, a calcium channel inhibitor, in the plasma membrane. Cytokinin BAP induces accumulation
of the red pigment amaranthin and phospholipase D activation in vivo. Exogeneous application of
EGTA and verapamil inhibits the abovementioned cytokinin responses. It is suggested that phospho-
lipase D isoenzymes are involved in biological action of cytokinins in plant cells, and calcium en-
sures fine-tune regulation of phospholipase D activity.
К e y w o r d s: Amaranthus caudatus, cytokinin, phospholipase D, EGTA, verapamil, ama-
ranthin.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-30187 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0372-4123 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T09:29:20Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кравец, В.С. Колесников, Я.С. Кретинин, С.В. Бондаренко, О.М. Романов, Г.А. 2012-01-22T17:18:53Z 2012-01-22T17:18:53Z 2010 Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов/ В.С. Кравец, Я.С. Kолесников, С.В. Kретинин, О.М. Бондаренко, Г.А. Романов // Укр. ботан. журн. — 2010. — Т. 67, № 3. — С. 457-566. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. 0372-4123 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30187 Для дослідження механізмів регуляції фосфоліпази D цитокінінами в сім’ядолях проростків Amaranthus caudatus L. використовувалися модифікатори рівнів іонів кальцію у клітинах — ЕГТА, хелатор іонів кальцію та верапаміл, інгібітор каналів кальцію плазматичних мембран. Цитокінін БАП зумовлює накопичення червоного пігменту амарантину та активацію фосфоліпази D in vivo. Екзогенне введення ЕГТА та верапамілу інгібує вищезазначені реакції клітин на дію цитокінінів. Отримані результати свідчать на користь того, що ізоферменти фосфоліпази D залучені до реалізації біологічної дії цитокінінів у клітинах рослин, іони кальцію забезпечують тонку регуляцію функцій ферменту. In order to study regulation of phospholipase D by cytokinins in cotyledons of Amaranthus seedlings, we applied different modifiers of calcium levels in cells — EGTA, a chelаtor of calcium, or verapamil, a calcium channel inhibitor, in the plasma membrane. Cytokinin BAP induces accumulation of the red pigment amaranthin and phospholipase D activation in vivo. Exogeneous application of EGTA and verapamil inhibits the abovementioned cytokinin responses. It is suggested that phospholipase D isoenzymes are involved in biological action of cytokinins in plant cells, and calcium ensures fine-tune regulation of phospholipase D activity. Работа поддержана НАН Украины (гранты 5/3-08; 5/1-09 и 2.1.10.32-05), Российским фондом фундаментальных исследований (Россия) (гранты 07—04—00331 и 08—04—90429_Укр.), НШ—3444.2008.4 и программой Президиума Российской академии наук «Молекулярная и клеточная биология». ru Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Український ботанічний журнал Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов Роль кальцію в регуляції фосфоліпази D за дії цитокінінів The role of calcium in phospholipase D regulation by cytokinins Article published earlier |
| spellingShingle | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов Кравец, В.С. Колесников, Я.С. Кретинин, С.В. Бондаренко, О.М. Романов, Г.А. Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| title | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов |
| title_alt | Роль кальцію в регуляції фосфоліпази D за дії цитокінінів The role of calcium in phospholipase D regulation by cytokinins |
| title_full | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов |
| title_fullStr | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов |
| title_full_unstemmed | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов |
| title_short | Роль кальция в регуляции фосфолипазы D при действии цитокининов |
| title_sort | роль кальция в регуляции фосфолипазы d при действии цитокининов |
| topic | Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| topic_facet | Фізіологія, біохімія, клітинна та молекулярна біологія рослин |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/30187 |
| work_keys_str_mv | AT kravecvs rolʹkalʹciâvregulâciifosfolipazydprideistviicitokininov AT kolesnikovâs rolʹkalʹciâvregulâciifosfolipazydprideistviicitokininov AT kretininsv rolʹkalʹciâvregulâciifosfolipazydprideistviicitokininov AT bondarenkoom rolʹkalʹciâvregulâciifosfolipazydprideistviicitokininov AT romanovga rolʹkalʹciâvregulâciifosfolipazydprideistviicitokininov AT kravecvs rolʹkalʹcíûvregulâcíífosfolípazidzadíícitokínínív AT kolesnikovâs rolʹkalʹcíûvregulâcíífosfolípazidzadíícitokínínív AT kretininsv rolʹkalʹcíûvregulâcíífosfolípazidzadíícitokínínív AT bondarenkoom rolʹkalʹcíûvregulâcíífosfolípazidzadíícitokínínív AT romanovga rolʹkalʹcíûvregulâcíífosfolípazidzadíícitokínínív AT kravecvs theroleofcalciuminphospholipasedregulationbycytokinins AT kolesnikovâs theroleofcalciuminphospholipasedregulationbycytokinins AT kretininsv theroleofcalciuminphospholipasedregulationbycytokinins AT bondarenkoom theroleofcalciuminphospholipasedregulationbycytokinins AT romanovga theroleofcalciuminphospholipasedregulationbycytokinins |