Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке

Изучено влияние донора моноксида азота (NO), нитропруссида натрия, на организацию кортикальных микротрубочек в клетках корней Arabidopsis thaliana, экспрессирующих GFP-MAP4 in vivo. Досліджено вплив донора NO, нітропрусиду натрію, на організацію кортикальних мікротрубочок в клітинах коренів Arabidop...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Цитология и генетика
Дата:	2009
Автори:	Емец, А.И., Шеремет, Я.А., Блюм, Я.Б.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2009
Теми:	Оригинальные работы
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66627
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:	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке / А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 2. — С. 3-10 . — Бібліогр.: 47 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859951174426296320
author	Емец, А.И. Шеремет, Я.А. Блюм, Я.Б.
author_facet	Емец, А.И. Шеремет, Я.А. Блюм, Я.Б.
citation_txt	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке / А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 2. — С. 3-10 . — Бібліогр.: 47 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Цитология и генетика
description	Изучено влияние донора моноксида азота (NO), нитропруссида натрия, на организацию кортикальных микротрубочек в клетках корней Arabidopsis thaliana, экспрессирующих GFP-MAP4 in vivo. Досліджено вплив донора NO, нітропрусиду натрію, на організацію кортикальних мікротрубочок в клітинах коренів Arabidopsis thaliana, що експресують GFP-MAP4 in vivo. Effects of exogenic NO donor, sodium nitroprusside, on orientation and organization of cortical microtubules in Arabidopsis thaliana root cells that express GFP-MAP4 were studied in vivo.
first_indexed	2025-12-07T16:17:06Z
format	Article
fulltext	УДК 576.311.348.7+543.272.3 А.И. ЕМЕЦ, Ю.А. КРАСИЛЕНКО, Я.А. ШЕРЕМЕТ, Я.Б. БЛЮМ Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины, Киев E)mail: alyemets@ mail.univ.kiev.ua РЕОРГАНИЗАЦИЯ МИКРОТРУБОЧЕК КАК ОТВЕТ НА РЕАЛИЗАЦИЮ СИГНАЛЬНЫХ КАСКАДОВ ОКСИДА АЗОТА (ІІ) В РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКЕ Изучено влияние донора моноксида азота (NO), нит� ропруссида натрия, на организацию кортикальных мик� ротрубочек в клетках корней Arabidopsis thaliana, экс� прессирующих GFP�MAP4 in vivo. Установлено, что об� работка нитропруссидом натрия (10–500 мкМ, 24 ч) ускоряла темпы роста первичных корней и усиливала об� разование корневых волосков в зоне дифференциации. Отмечено, что под воздействием нитропруссида натрия также изменялись ориентация и организация микро� трубочек в разных типах клеток ростовых зон корня A. thaliana. Наибольшую чувствительность к действию нитропруссида натрия обнаруживали эпидермальные клетки зоны растяжения, где поперечная ориентация микротрубочек изменялась на неупорядоченную, косую или продольную относительно основной оси корня. Пред� положено, что NO, участвуя в индукции дифференциации клеток, может вызывать реориентацию кортикальных микротрубочек посредством нитротирозилирования тубулина. Введение. Моноксид азота (NO) – диффуз� ный вторичный посредник, участвующий в регуляции физиологических и реализации па� тологических процессов у филогенетически отдаленных видов растений [1]. Незаменимого продуцента NO в биосфере – вегетирущую рас� тительность [2] – обеспечивают оксидом азота (ІІ) несколько ферментативных источников: цитозольная нитратредуктаза [3], корнеспеци� фичная плазматическая мембраносвязанная нитрит�NO�редуктаза [4], плазматическая мем� браносвязанная нитратредуктаза [5] и, в незна� чительной степени, нитритредуктаза [6]. Кро� ме того, предполагается, что в клетках расте� ний могут присутствовать NO�синтазоподоб� ные ферменты, использующие L�аргинин, НАДФН и O2 для образования NO, НАДФ+ и L�цитрулина [1], поскольку у них обнаружена NO�синтазоподобная aктивность, зависимая от ингибиторов NO�синтаз животных [7]. У Arabidopsis thaliana не так давно был описан белок AtNOS1, гомологичный одной из NO� синтаз Helix pomatia L. [8]. Cледует также при� нимать во внимание и неферментативные пу� ти образования NO в апопласте растений: вос� станавливающие агенты, в частности аскор� биновая кислота и некоторые фенольные сое� динения, могут усиливать интенсивность об� разования NO из нитрита в зависимости от значения pH [9]. Показано, что у растений имеет место и светозависимое восстановление NO2 в NO каротиноидами [10]. Установлено, что NO задействован в регуля� ции клеточного цикла растительной клетки [11], процессов дифференциации и морфогенеза растений, в частности, регуляции цветения [12] и корнеобразования [12–18]. Наряду с этим NO способствует адаптационной пластичности растений при инвазии патогенов [19], обеспе� чивая реакцию гиперчувствительности [20] и приобретенный системный ответ [21], опосре� дует реакцию на свет [22], силу гравитации [23], оксидативный стресс [22], повышает устойчи� вость к гипоксии [24], оказывает антиоксидант� ное [25] и криопротекторное действие [26], смягчает эффекты ультрафиолетового облуче� ния [27]. Применение экзогенных доноров NO, выс� вобождающих в клетках дополнительные ко� личества NO, позволяет изучать разнообраз� ные эффекты этой молекулы in vivo и in vitro. Ранее было показано, что доноры NO стиму� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 3 Оригинальные работы © А.И. ЕМЕЦ, Ю.А. КРАСИЛЕНКО, Я.А. ШЕРЕМЕТ, Я.Б. БЛЮМ, 2009 лируют удлинение корней Zea mays L. [14]. Обработка нитропруссидом натрия и S�нитро� зо�N�ацетилпеницилламином эксплантов Cucu� mis sativus L. индуцирует органогенез корней de novo, имитируя эффект индолилуксусной кислоты (ИУК) [15]. Показано также, что формирование дополнительных корней под воздействием ИУК происходит при участии NO и цГМФ [16]. Кроме того, NO необходим для образования боковых корней, которое вызвано влиянием ауксинов [17, 18], а также для индукции образования боковых корней вследствие контакта растения с ризобактерией Azospirillum [13]. В свою очередь действие аук� сина приводит к неупорядоченной ориентации (рандомизации) кортикальных микротрубочек, что необходимо для инициации роста корневых волосков Lactuca sativa L. [28]. При этом извест� но, что в осуществлении большинства перечис� ленных процессов принимают участие цитоске� летные структуры, в частности микротрубочки [29]. Пластичность организации микротрубо� чек растений, как и микротрубочек животных, обусловлена рядом посттрансляционных мо� дификаций α� и β�тубулина: тирозилированием и детирозилированием, фосфорилированием, ацетилированием, полиглутамилированием и образованием �2�тубулина [30]. В то же время некоторые посттрансляцион� ные модификации тубулина, обнаруженные в клетках животных, до сих пор не найдены у растений. Например показано, что присутст� вие NO в клетках животных может изменять цикл тирозилирования/детирозилирования α� тубулина вследствие неспецифичности тубу� линтирозинлигазы, которая включает в состав тубулинового димера производные тирозина, в частности 3�нитротирозин [31–34]. Невыяс� ненными остаются обратимость нитротирози� лирования α�тубулина животных и его влия� ние на морфологию и жизнедеятельность кле� ток, поскольку полученные до сих пор данные остаются противоречивыми [31, 33]. Возможное влияние нитротирозилирования α�тубулина растений на структуру микротру� бочек было смоделировано нами ранее с по� мощью методов in silico [35], но прямых дока� зательств наличия такой модификации тубу� лина у растений, равно как и ее влияния на организацию микротрубочек in vivo, до сих пор не было получено. Известно только, что у растений появление 3�нитротирозина в гидро� лизатах кислых белков является маркером ре� акций повреждения клеток, апоптоза, а также ксилогенеза [36]. Принимая во внимание тот факт, что NO в растительной клетке опосредует множество фи� зиологических и патологических процессов, реализация которых обеспечивается микротру� бочками, целью настоящей работы являлось изучение влияния экзогенного донора NO, нит� ропруссида натрия, на скорость роста и изме� нение морфологии корней Arabidopsis thaliana и установления взаимосвязи этих показателей с реориентацией и реорганизацией микротру� бочек в клетках разных ростовых зон корня. Материалы и методы. Для поверхностной стерилизации семена линии A. thaliana экотипа Landsberg erecta (Ler), экспрессирующей химер� ный ген gfp�mар4 [37], погружали в 6%�ный (v:v) раствор гипохлорита натрия на 15 мин с последующей пятикратной отмывкой в сте� рильной дистиллированной воде. Для прора� щивания асептические семена переносили на твердую среду Мурасиге�Скуга (MС) [38] с по� ловинным набором солей МС и витаминами («Duchefa», Нидерланды), содержащую 10 г/л сахарозы, 4 г/л джелрайта («Duchefa», Нидер� ланды), рН 5,7. Затем их стратифицировали при температуре 4 °С в течение 24 ч и далее проращивали при температуре 24 °С и 16 ч световом/8 ч темновом фотопериоде. Четырех� суточные проростки A. thaliana обрабатывали донором NО в течение 4–72 ч в концентраци� ях 10–500 мкМ. Донор NO, нитропруссид натрия (нитрозо� феррицианит дегидрат натрия) («Sigma� Aldrich», США) растворяли в дистиллирован� ной воде непосредственно перед проведением экспериментов. Определение скорости роста корней A. tha� liana проводили по методике, описанной ра� нее [39]. Показатели прироста длины корней четырехсуточных проростков A. thaliana, обра� ботанных донором NO, сравнивали с соответ� ствующими показателями прироста длин кор� ней необработанных проростков. Для визуализации микротрубочек в клетках корней A. thaliana, экспрессирующих белок GFP�MАР4, и получения трехмерного изоб� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 24 А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм ражения с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа LSM 510 META («Саrl Zeiss», Германия) была выбрана 488 линия аргонового лазера (возбуждение 488/543 нм/ эмиссия 510/540 нм), иммерсионный объектив Plan�Apochromat с 63�кратным увеличением. Индивидуальную конфигурацию определяли для каждого объекта изменением параметров скорости сканирования, точечной диафрагмы и детектора луча. Морфологию корня исследо� вали в проходящем свете c объективом EC Plan� Neofluar с 10�кратным увеличением. Результаты исследований и их обсуждение. Влияние донора оксида азота (ІІ) на рост и мор" фологию корней A. thaliana. При 24�часовой об� работке проростков нитропруссидом натрия в диапазоне концентраций 10–500 мкМ отмече� но увеличение прироста первичных корней по сравнению с контролем (рис. 1). Наблюдаемый эффект носил дозозависимый характер: при� рост первичных корней, обработанных нитро� пруссидом натрия (10 мкМ), составлял 20 % по сравнению с приростом корней необработан� ных проростков (14,5 %), 100 мкМ – 22,5 %, 250 мкМ – 25 %, 500 мкМ – 24 % соответствен� но. Более продолжительная обработка пророст� ков донором NO (48–72 ч) в указанных кон� центрациях приводила к постепенному уга� санию стимулирующего эффекта нитропрус� сида натрия, за исключением концентрации 100 мкМ, под действием которой наблюдался устойчивый прирост длины первичных корней через 72 ч от начала обработки. Помимо изменения скорости роста первич� ных корней A. thaliana при обработке донором NO были отмечены и их морфологические из� менения. Обработка в течение 24 ч проростков нитропруссидом натрия в концентрациях 10 и 100 мкМ существенно не отражалась на мор� фологии первичных корней, но при повыше� нии его концентрации до 250 и 500 мкМ наб� людали интенсивную дифференциацию кле� ток и формирование новых корневых волос� ков (рис. 2, І, см. вклейку). Этот эффект имел дозозависимый характер: при обработке доно� ром (500 мкМ) формирование корневых во� лосков было наиболее выраженным. Более продолжительная обработка нитро� пруссидом натрия в концентрациях 250 и 500 мкМ (48 ч) еще значительнее усиливала про� цессы дифференциации корней, что проявля� лось в формировании избыточного количества корневых волосков непосредственно за зоной корневого апекса (рис. 2, ІІ). При этом нитро� пруссид натрия в концентрации 500 мкМ вы� зывал образование укороченных корневых во� лосков в зоне дифференциации. Описанные морфологические изменения сохранялись и че� рез 72 ч с момента обработки донором NO. Известно, что NO образуется в клетках пери� цикла, что указывает на необходимость при� сутствия оксида азота на ранних стадиях фор� мирования примордия [17]. Эти данные свиде� тельствуют в пользу предположения об учас� тии NO в передаче сигнала от ауксинов на растворимую гуанилатциклазу, что обеспечи� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 2 5 Реорганизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (II) Рис. 1. Прирост длины первичных корней A. thaliana (по вертикали, %) при обработке нит� ропруссидом натрия; по горизонтали – вре� мя обработки, ч вает активацию деления и дифференциации клеток [17]. Кроме появления множества корневых во� лосков, нитропрусссид натрия стимулировал образование боковых и дополнительных корней (данные не представлены), что соответствует результатам работ других авторов [13–18]. В пользу того, что NO является индуктором мор� фогенетических ответов, стимулирующим рост тканей растения, свидетельствует тот факт, что прирост длины корней A. thaliana изменялся в ответ на обработку нитропруссидом натрия в диапазоне концентраций 10–500 мкМ в тече� ние 24 ч. Было отмечено выраженное стимулирую� щее влияние нитропруссида натрия на удли� нение корней, что является сходным с ранее обнаруженным усилением роста первичных корней кукурузы под действием ауксинов [14]. Влияние нитропруссида натрия на организа" цию кортикальных микротрубочек в корнях A. thaliana. Обработка нитропруссидом натрия корней A. thaliana вызывала не только их мор� фологические изменения, но и нарушение ори� ентации кортикальных микротрубочек в клет� ках некоторых ростовых зон корня. Ориентация кортикальных микротрубочек в эпидермальных клетках и клетках коры являтся специфической для корневого апекса и ростовых зон корня: меристемы, растяжения и дифференциации (рис. 3 и 4, см. вклейку). Так, микротрубочкам клеток корневого чехлика свойственна неупо� рядоченная ориентация (рис. 4, І). В эпидер� мальных клетках меристематической зоны кор� ня кортикальные микротрубочки представлены близко прилежащими друг к другу параллель� ными рядами, расположенными непосредст� венно под цитоплазматической мембраной перпендикулярно к основной оси корня (рис. 3, б и 4, І). На стадии интерфазы в клетках ме� ристемы различимы также и эндоплазмати� ческие микротрубочки, радиально отходящие от ядра (рис. 3, а). В эпидермальных клетках зоны растяжения кортикальные микротрубоч� ки ориентированы поперечно (рис. 3, д и 4, ІІ) и косо (рис. 4, ІІ) относительно основной оси корня. В клетках зоны дифференциации микротру� бочки приобретают косую, а в более отдаленных от корневого апекса клетках – продольную ориентацию [40]. В атрихобластах кортикаль� ные микротрубочки имеют косую ориентацию (рис. 3, г). В развивающихся трихобластах кортикальные микротрубочки ориентированы неупорядоченно, а в зрелых корневых волос� ках – продольно (рис. 3, г и 4, ІІІ). Ранее было показано, что неупорядоченная ориентация динамически нестабильных кортикальных микротрубочек позволяет им направлять рост корневых волосков [41, 42]. При сравнении ориентации микротрубочек в корнях необработанных и обработанных нитро� пруссидом натрия проростков A. thaliana обна� ружено, что донор NO в концентрации 250 мкМ (24 ч) обусловливал изменение исходной по� перечной ориентации кортикальных микро� трубочек на хаотическую в эпидермальных клетках зоны растяжения (рис. 5, а, см. вклей� ку). Наряду с наблюдаемой реориентацией в зоне растяжения кортикальные микротрубоч� ки эпидермальных клеток меристематической зоны корня и зоны дифференциации (рис. 5, б), а также клеток коры сохраняли исходную ориентацию. В корневых волосках при обра� ботке нитропруссидом натрия в концентрации 250 мкМ микротрубочки еще присутствовали, но их ориентация была неупорядоченной (рис. 5, б) по сравнению с ориентацией микротрубо� чек в корневых волосках необработанных про� ростков (рис. 3, г). Более выраженное влияние нитропруссида натрия (250 мкМ) имело место при длительной обработке проростков в течение 48 ч. В этом случае в эпидермальных клетках и клетках ко� ры зоны растяжения, значительно укорочен� ной, кортикальные микротрубочки были ори� ентированы продольно (рис. 5, в, г). В клетках зоны дифференциации микротру� бочки приобретали хаотическую ориентацию (рис. 5, д). Следует отметить, что при этом ко� личество корневых волосков значительно уве� личивалось по сравнению с количеством во� лосков у контрольных проростков, однако микротрубочки в них не были видны (рис. 5, д). В то же время в эпидермальных клетках мерис� тематической зоны корня и в клетках корнево� го чехлика сохранялась исходная ориентация микротрубочек. Нитропруссид натрия в концентрации 500 мкМ вызывал изменение поперечной ориен� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 26 А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм тации кортикальных микротрубочек на не� упорядоченную в эпидермальных клетках зо� ны растяжения уже через 4 ч после обработки (рис. 6, а, б, см. вклейку). Спустя 24 ч после обработки изменение ориентации кортикальных микротрубочек на продольную было отмечено в эпидермаль� ных клетках (рис. 6, в), а также клетках коры зоны растяжения (рис. 6, г). Для клеток ме� ристематической зоны корня корневого апек� са (рис. 6, д), а также атрихобластов (рис. 6, е) и клеток коры зоны дифференциации харак� терным являлось сохранение исходной ориен� тации микротрубочек. Как уже отмечалось, количество корневых волосков, образовав� шихся через 24 ч после обработки донором в концентрации 500 мкМ, было значительно большим по сравнению с контролем, однако их рост был замедленным и останавливался на стадии примордия, а микротрубочки в них от� сутствовали (рис. 6, е). Обработка проростков нитропруссидом на� трия в концентрации 500 мкМ на протяжении 48 ч также приводила к реориентации корти� кальных микротрубочек в некоторых клетках корня. Как и в случае длительной обработки нит� ропруссидом натрия в концентрации 250 мкМ, при 48�часовой обработке нитропруссидом натрия в концентрации 500 мкМ видимых из� менений организации и ориентации микро�т� рубочек в корневом апексе и клетках меристе� мы не наблюдалось (рис. 6, ж). Однако ориен� тация кортикальных микротрубочек в эпидер� мальных клетках зоны растяжения была хаотич� ной и продольной, в отдельных клетках микро� трубочки отсутствовали вовсе (рис. 6, з). В не� которых трихобластах и атрихобластах зоны дифференциации кортикальные микротрубоч� ки также отсутствовали, а в клетках коры зоны дифференциации обнаружены микротрубоч� ки, ориентированные хаотично (рис. 6, и). В корневых волосках микротрубочки были пол� ностью деполимеризованы. Наблюдаемые изменения ориентации микро� трубочек при обработке проростков А. thaliana нитропруссидом натрия согласуются с морфо� логическими изменениями корней. Формиро� вание значительного количества корневых во� лосков с короткими неравномерными проме� жутками между ними предположительно может возникать вследствие реориентации кортикаль� ных микротрубочек в трихобластах. Известно, что роль кортикальных микротрубочек при фор� мировании корневых волосков заключается в направлении их роста [43], в то время как ак� тиновые микрофиламенты необходимы для об� разования примордия [44]. Реориентация микро� трубочек обеспечивает развитие корневых во� лосков [45], но детальные механизмы этого про� цесса все еще не изучены. Возможно, такая ре� ориентация достигается посредством полиме� ризации новых микротрубочек по механизму тредмиллинга [46]. Поскольку известно, что ауксин является фактором, приводящим к рандомизации мик� ротрубочек и последующей инициации появ� ления корневых волосков у Lactuca sativa L. [28, 44] и у Zea mays L. [47], а NO может быть вовлечен в реализацию сигнальных каскадов ауксина [18], можно предположить, что NO за� действован в регуляции процессов дифферен� циации клеток корня, в том числе и посредст� вом реориентации кортикальных микротрубо� чек. Обработка проростков нитропруссидом натрия в концентрации 500 мкМ на протяже� нии 48 ч способствовала появлению корневых волосков, рост которых останавливался на стадии примордия. Возможным объяснением подобных мор� фологических изменений является утрата микротрубочками способности направлять рост корневых волосков, что в свою очередь может проявляться вследствие усиления нитро� тирозилирования α�тубулина, вызванного обра� боткой экзогенным донором оксида азота (ІІ). Исследования на культурах животных клеток свидетельствуют о том, что нитротирозилиро� вание α�тубулина клеток эпителиальной карци� номы легких линии A549 у мышей приводит к их необратимым морфологическим изменениям [31]. В то же время другая группа исследователей выяснила, что нитротирозилирование α�тубу� линов животных клеток линий CHO�7, HeLa, NIH�3T3 и A549 не вызывает морфофункцио� нальных нарушений клеток [33]. Поэтому роль нитротирозилирования α�тубулина растений требует дальнейших исследований. Первым шагом к пониманию значения нитротирозилирования α�тубулина растений ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 2 7 Реорганизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (II) было создание нами пространственной модели нитротирозилированного α�тубулина Eleusina indica (L.) Gaerth [35]. Авторами высказано предположение, что нарушениe цикла тиро� зилирования/детирозилирования α�тубулина вследствие встраивания 3�нитротирозина в его С�концевой домен нарушает взаимодействие субъединиц тубулина как друг с другом, так и с белками, ассоциированными с микротрубоч� ками [35]. Выводы. Обработка экзогенным донором ок� сида азота (ІІ), нитропруссидом натрия, про� ростков А. thaliana приводит к изменениям ско� рости роста первичных корней и их морфоло� гии, индуцируя образование новых корневых волосков в зоне дифференциации. Обнаружено что кортикальные микротрубочки в эпидер� мальных клетках зоны растяжения являются наиболее чувствительными к действию нитро� пруссида натрия, который вызывает изменение их исходной ориентации на хаотическую, ко� сую или продольную в зависимости от концен� трации и времени обработки. На основании по� лученных данных представляется возможным предположить, что оксид азота опосредует про� цессы роста и развития корня А. thaliana, ко� торые обеспечиваются реориентацией корти� кальных микротрубочек, вероятно, посредст� вом нитротирозилирования тубулина. A.I. Yemets, Yu.A. Krasylenko, Ya.A. Sheremet, Ya.B. Blume MICROTUBULE REORGANIZATION AS A RESPONSE TO REALIZATION OF NO (II) SIGNALS IN PLANT CELL Effects of exogenic NO donor, sodium nitroprusside, on orientation and organization of cortical microtubules in Arabidopsis thaliana root cells that express GFP� MAP4 were studied in vivo. It was found that sodium nitro� prusside treatment (10–500 μM, 24 h) caused the acceler� ation of primary root growth and enhanced initiation of root hairs in differentiation zone. The influence of sodium nitroprusside revealed in alterations of cortical micro� tubules orientation and organization in different types of cells of A. thaliana root. The most sensitive to sodium nitroprusside exposure were microtubules in epidermal cells of elongation zone where native transverse orientation of cortical microtubules turned into random, oblique or longitudinal relatively to primary root axis. We suppose that NO as one of the intracellular secondary messengers trig� gers cells differentiation by cortical microtubules reorien� tation possibly via tubulin nitrotyrosination. А.І. Ємець, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм РЕОРГАНІЗАЦІЯ МІКРОТРУБОЧОК ЯК ВІДПОВІДЬ НА РЕАЛІЗАЦІЮ СИГНАЛЬНИХ КАСКАДІВ ОКСИДУ АЗОТУ (II) В РОСЛИННІЙ КЛІТИНІ Досліджено вплив донора NO, нітропрусиду нат� рію, на організацію кортикальних мікротрубочок в клі� тинах коренів Arabidopsis thaliana, що експресують GFP�MAP4 in vivo. Встановлено, що обробка нітропру� сидом натрію (10–500 мкМ, 24 год) прискорювала тем� пи росту первинних коренів і посилювала утворення кореневих волосків в зоні диференціації. Показано, що під впливом нітропрусиду натрію також змінюють� ся орієнтація та організація мікротрубочок в різних ти� пах клітин ростових зон кореня A. thaliana. Найбільшу чутливість до дії нітропрусиду натрію виявили епідер� мальні клітини зони розтягу, де поперечна орієнтація мікротрубочок змінювалась на невпорядковану, косу або поздовжню відносно основної вісі кореня. Припус� кається, що NO, приймаючи участь у диференціації клітин, може викликати реорієнтацію кортикальних мікротрубочок шляхом нітротирозилювання тубуліну. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Neill S.J., Desikan R., Hancock J.T. Nitric oxide signalling in plants // New Phytol. – 2003. – 159. – P. 11–35. 2. Planchet E., Gupta K.J., Sonoda M., Kaiser W. M. Nitric oxide emission from tobacco leaves and cell suspen� sions: rate limiting factors and evidence for the involve� ment of mitochondrial electron transport // Plant J. – 2005. – 41. – P. 732–743. 3. Oaks A. Primary nitrogen assimilation in higher plants and its regulation // Can. J. Bot. – 1994. – 72. – P. 739– 750. 4. Stöhr C., Strube F., Marx G., Ullrich W.R., Rockel P. A plasma membrane�bound enzyme of tobacco roots catalyses the formation of nitric oxide from nitrite // Planta. – 2001. – 212. – P. 835–841. 5. Meyer C., Stöhr C. Nitrate reductase and nitrite reductase // Advanced in photosynthesis and respira� tion. V. 12. Photosynthetic nitrogen assimilation and associated carbon metabolism / Eds C. Foyer, G. Noc� tor. – Dordrecht : Kluwer Acad. Publ., 2002. – Р. 49– 62. 6. Vaucheret H., Kronenberger J., Lépingle A., Vilaine F., Boutin J.P., Caboche M. Inhibition of tobacco nitrite reductase activity by expression of antisense RNA // Plant J. – 1992. – 2. – P. 559–569. 7. Delledonne M., Zeier J., Marocco A., Lamb C. Signal interactions between nitric oxide and reactive oxygen intermediates in the plant hypersensitive disease resist� ance response // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2001. – 98. – P. 13454–13459. 8. Guo F.Q., Okamoto M., Crawford N.M. Identification of ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 28 А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм a plant nitric oxide synthase gene involved in hormonal signalling // Science. – 2003. – 302. – P. 100–103. 9. Bethke P.C., Badger M.R., Jones R.L. Apoplastic syn� thesis of nitric oxide by plant tissues // Plant Cell. – 2004. – 16. – P. 332–341. 10. Cooney R.V., Harwood P.J, Custer L.J., Franke A.A. Light�mediated conversion of nitrogen dioxide to nitric oxide by carotenoids // Environ. Health Persp. – 1994. – 102. – P. 460–462. 11. Ötvös K., Pasternak T.P., Dudits D. Domoki M., Dorjgotov D., Szücs A., Bottka S., Dudits D., Fehèr A. Nitric oxide, a signalling molecule in plant cell reacti� vation // BMC Plant Biol. – 2005. – 5. – P. 527–529. 12. Simpson G.G. NO in flowering // Bioessays. – 2005. – 27. – P. 239–324. 13. Creus C., Graziano M., Casanovas E., Pereyra M., Simontacchi M., Puntarulo S., Barassi C., Lamattina L. Nitric oxide is involved in the Azospirillum brasilense� induced lateral root formation in tomato // Planta. – 2005. – 221. – P. 297–303. 14. Gouve A., Souza J.F., Magalhaes A.C.N., Martins I.S. NO�releasing substances that induce growth elonga� tion in maize root segments // Plant Growth Regul. – 1997. – 21. – P. 183–187. 15. Pagnussat G.C., Simontacchi M., Puntarulo S., Lamatti� na L. Nitric oxide is required for root organogenesis // Plant Physiol. – 2002. – 129. – P. 954–956. 16. Pagnussat G.C., Lanteri M.L., Lamattina L. Nitric oxide and cyclic GMP are messengers in the indole acetic acid�induced adventitious rooting process // Plant Physiol. – 2003. – 132. – P. 1241–1248. 17. Correa�Aragunde N., Graziano M., Lamattina L. Nitric oxide plays a central role in determining lateral root development in tomato // Planta. – 2004. – 218. – P. 900–905. 18. Correa�Aragunde N., Graziano M., Chevalier C., Lamat� tina L. Nitric oxide modulates the expression of cell cycle regulatory genes during lateral root formation in tomato // J. Exp. Bot. – 2006. – 57. – P. 581–588. 19. Нausladen A., Stamler J.S. Nitric oxide in plant immu� nity // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1998. – 95. – P. 10345–10347. 20. Modolo L.V., Cunha F.Q., Braga M.R., Salgado I. Nitric oxide synthase�mediated phytoalexin accumulation in soybean cotyledons in response to the Diaporthe phase� olorum f. sp. meridionalis elicitor // Plant Physiol. – 2002. – 130. – P. 1288–1297. 21. Romero�Puertas M.C., Delledonne M. Nitric oxide sig� nalling in plant�pathogen interactions // Life. – 2003. – 55. – P. 579–583. 22. Beligni M. V., Lamattina L. Is nitric oxide toxic or pro� tective? // Trends Plant Sci. – 1999. – 4. – P. 299– 300. 23. Pedroso M.C., Durzan D.J. Effect of different gravity environments on DNA fragmentation and cell death in Kalanchoe leaves // Ann. Bot.(Lond). – 2000. – 86. – P. 983–994. 24. Igamberdiev A.U., Hill R.D. Nitrate, NO, and haemo� globin in plant adaptation to hypoxia: an alternative to classic fermentation pathways // J. Exp. Bot. – 2004. – 55. – P. 2473–2482. 25. De Pinto M.C., Tommasi F., De Gara L. Changes in the antioxidant systems as part of the signalling pathway responsible for the programmed cell death activated by nitric oxide and reactive oxygen species in tobacco Bright�Yellow 2 cells // Plant Physiol. – 2002. – 130. – P. 1–11. 26. Lamattina L., Garcia�Mata C., Graziano M., Pagnussat G. Nitric oxide: the versatility of an extensive signal mole� cule // Annu. Rev. Plant Biol. – 2003. – 54. – P. 109– 136. 27. Shi S., Wang G., Wang Y., Zhang L., Zhang L. Protec� tive effect of nitric oxide against oxidative stress under ultraviolet�B radiation // Nitric Oxide. – 2005. – 13. – P. 1–9. 28. Takahashi H., Kawahara A., Inoue Y. Ethylene promotes the induction by auxin of the cortical microtubule ran� domization required for low�pН�induced root hair initi� ation in lettuce (Lactuca sativa L.) seedlings // Plant Cell Physiol. – 2003. – 44. – P. 932– 940. 29. Blume Ya.B., Nyporko A.Yu., Yemets A.I. Nitrotyrosi� nation of α�tubulin: structural analysis of functional sig� nificance in plants and animals // Cell Biology and Instrumentation : UV Irradiation, Nitric Oxide and Cell Death in Plants / Eds Ya.B. Blume, D.J. Durzan and P. Smertenko. – Amsterdam : IOS Press, 2006. – P. 325– 333. 30. Blume Y.B., Smertenko A.P., Ostapets N.N., Viklický V., Draber P. Post�translational modifications of plant tubulin // Cell Biol. Int. – 1997. – 21. – P. 918–920. 31. Eiserich J., Estevez A.G., Bamberg T.V., Ye Y.Z., Chumley P.H., Bechman J.S., Freeman B.A. Micro� tubule dysfunction by posttranslational nitrotyrosina� tion of α�tubulin : A nitric oxide�dependent mecha� nism of cellular injury // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1999. – 96. – P. 6365–6370. 32. Kalisz H.M., Erck C., Plessmann U., Wehland J. Incorporation of nitrotyrosine into α�tubulin by recom� binant mammalian tubuline�tyrosine ligase // Biochеm. Biophys. Acta. – 2000. – 14. – P. 131–138. 33. Bisig C.G., Purro S.A., Contin M.A., Barra H.S., Arce C.A. Incorporation of 3�nitrotyrosine into the C�termi� nus of α�tubulin is reversible and not detrimental to dividing cells // Eur. J. Biochem. – 2002. – 269. – P. 5037–5045. 34. Chang W., Webster D.R., Salam A.A., Gruber D., Pra� sad A., Eiserich J.P., Bulinski J.C. Alteration of the C�ter� minal amino acid of tubulin specifically inhibits myo� genic differentiation // J. Biol. Chem. – 2002. – 277. – P. 30690–30698. ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 2 9 Реорганизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (II) 35. Blume Y.B., Nyporko A., Demchuk O. Nitrotyrosination of plant α�tubulins: potential mechanisms of influence to cellular processes // BMC Plant Biol. – 2005. – 5. – P. 1186–1189. 36. Pedroso M.C., Magalhaes J.R., Durzan D. A nitric oxide burst precedes apoptosis in angiosperm and gym� nosperm callus cells and foliar tissues // J. Exp. Bot. – 2000. – 51. – P. 1027–1036. 37. Mathur J., Chua N.�H. Microtubule stabilization leads to growth reorientation in Arabidopsis trichomes // Plant Cell. – 2000. – 12. – P. 465–477. 38. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture // Physiol. Plant. – 1962. – 15. – P. 473–497. 39. Yemets A., Sheremet Y., Vissenberg K., Van Orden J., Verbelen J.�P., Blume Y.B. Effects of tyrosine kinase and phosphatase inhibitors on microtubules in Arabidopsis root cells // Cell Biol. Int. – 2008. – 32. – P. 630–637. 40. Marc J., Grander C., Brincat J., Fisher D.D., Kao T.H., McGubin A.G. A GFP�MAP4 reporter gene for visual� izing cortical microtubule rearrangements in living epi� dermal cells // Plant Cell. –1998. – 10. – P. 1927– 1939. 41. Sieberer B.J., Ketelaar T., Esseling J.J., Emons A.M.C. Microtubules guide root hair tip growth // New Phytol. – 2005. – 167. – P. 711–719. 42. Van Bruaene N., Joss G., Oostveldt P.V. Reorganization and in vivo dynamics of microtubules during Arabidop� sis root hair development // Plant Physiol. – 2004. – 136. – P. 3905–3919. 43. Bibikova T.N., Blancaflor E.B., Gilroy S. Microtubules regulate tip growth and orientation in root hairs of Arabidopsis thaliana // Plant J. – 1999. – 17. – P. 657– 665. 44. Takahashi H., Kawahara A., Inoue Y. Randomisation of cortical microtubules in root epidermal cells induces root hair initiation in lettuce (Lactuca sativa L.) seedlings // Plant Cell Physiol. – 2003. – 44. – P. 350– 359. 45. Sieberer B., Timmers A.C.J., Lhuissier F.G.P., Emons A.M.C. Endoplasmic microtubules configure the sub� apical cytoplasm and are required for fast growth of Medicago trunculata root hairs // Plant Physiol. – 2002. – 130. – P. 977–988. 46. Shaw S.L., Kamyar R., Ehrhardt D.W. Sustained micro� tubule theadmilling in Arabidopsis cortical arrays // Science. – 2003. – 300. – P. 1715–1718. 47. Baluska F., Salaj J., Mathur J., Braun M., Jasper F., Samaj J., Chua N.�H., Barlow P.W., Volkman D. Root hair formation: F�actin�dependent tip growth is initiat� ed by local assembly of profilin�supported F�actin meshworks accumulated within expansin�enriched bulges // Dev. Biol. – 2000. – 227. – P. 618–632. Поступила 17.06.08 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 210 А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66627
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0564-3783
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:17:06Z
publishDate	2009
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
record_format	dspace
spelling	Емец, А.И. Шеремет, Я.А. Блюм, Я.Б. 2014-07-19T14:59:23Z 2014-07-19T14:59:23Z 2009 Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке / А.И. Емец, Ю.А. Красиленко, Я.А. Шеремет, Я.Б. Блюм // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 2. — С. 3-10 . — Бібліогр.: 47 назв. — рос. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66627 576.311.348.7+543.272.3 Изучено влияние донора моноксида азота (NO), нитропруссида натрия, на организацию кортикальных микротрубочек в клетках корней Arabidopsis thaliana, экспрессирующих GFP-MAP4 in vivo. Досліджено вплив донора NO, нітропрусиду натрію, на організацію кортикальних мікротрубочок в клітинах коренів Arabidopsis thaliana, що експресують GFP-MAP4 in vivo. Effects of exogenic NO donor, sodium nitroprusside, on orientation and organization of cortical microtubules in Arabidopsis thaliana root cells that express GFP-MAP4 were studied in vivo. ru Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Оригинальные работы Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке Реорганізація мікротрубочок як відповідь на реалізацію сигнальних каскадів оксиду азоту (II) в рослинній клітині Microtubule reorganization as a response to realization of no (II) signals in plant cell Article published earlier
spellingShingle	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке Емец, А.И. Шеремет, Я.А. Блюм, Я.Б. Оригинальные работы
title	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке
title_alt	Реорганізація мікротрубочок як відповідь на реалізацію сигнальних каскадів оксиду азоту (II) в рослинній клітині Microtubule reorganization as a response to realization of no (II) signals in plant cell
title_full	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке
title_fullStr	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке
title_full_unstemmed	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке
title_short	Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке
title_sort	реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (іі) в растительной клетке
topic	Оригинальные работы
topic_facet	Оригинальные работы
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66627
work_keys_str_mv	AT emecai reogranizaciâmikrotrubočekkakotvetnarealizaciûsignalʹnyhkaskadovoksidaazotaíívrastitelʹnoikletke AT šeremetâa reogranizaciâmikrotrubočekkakotvetnarealizaciûsignalʹnyhkaskadovoksidaazotaíívrastitelʹnoikletke AT blûmâb reogranizaciâmikrotrubočekkakotvetnarealizaciûsignalʹnyhkaskadovoksidaazotaíívrastitelʹnoikletke AT emecai reorganízacíâmíkrotrubočokâkvídpovídʹnarealízacíûsignalʹnihkaskadívoksiduazotuiivroslinníiklítiní AT šeremetâa reorganízacíâmíkrotrubočokâkvídpovídʹnarealízacíûsignalʹnihkaskadívoksiduazotuiivroslinníiklítiní AT blûmâb reorganízacíâmíkrotrubočokâkvídpovídʹnarealízacíûsignalʹnihkaskadívoksiduazotuiivroslinníiklítiní AT emecai microtubulereorganizationasaresponsetorealizationofnoiisignalsinplantcell AT šeremetâa microtubulereorganizationasaresponsetorealizationofnoiisignalsinplantcell AT blûmâb microtubulereorganizationasaresponsetorealizationofnoiisignalsinplantcell

Реогранизация микротрубочек как ответ на реализацию сигнальных каскадов оксида азота (ІІ) в растительной клетке

Репозитарії

Схожі ресурси