Изменения протеома Arabidоpsis thaliаna в условиях засухи низкой интенсивности

Research output

Abstract

Засуха - это важный фактор абиотического стресса, действующий на растения и являющийся одной из главных причин снижения урожайности. В качестве адаптации к действию засухи, в тканях растений накапливаются осмопротекторы – аминокислоты и углеводы. В тоже время, окислительный стресс, индуцированный дегидратацией тканей, может вызывать усиление аутоокисления накопленных углеводов. Этот процесс сопровождается развитием карбонильного стресса, т.е. усиленной генерацией α-дикарбонилов - реактивных метаболитов, способных вызвать накопление продуктов глубокого гликирования белков (КПГГ), которые является потенциальными факторами повреждения белка. В настоящее время процесс гликирования у растений активно изучается, тем не менее, спектр КПГГ, молекулярные механизмы их формирования и деградации изучены не полностью. В связи с этим, в настоящей работе было исследовано влияние начальных этапов дегидратации тканей растений, связанной с развитием засухи на интенсивность и паттерн гликирования белка. Для этого, была разработана модель осмотического стресса, основанная на насыщении агара полиэтиленгликолем, моделирующая условия слабо-выраженной засухи и применимая к взрослым растениям Arabidоpsis thaliаna. Также, были исследованы метаболом и протеом растений методами газовой (GC-MS) и тандемной хромато-масс-спектрометрии (LC-MS/MS). Показано, что состояние стресса у растений развивалось на третий день воздействия пониженного водного потенциала, о чем свидетельствовало повышение в тканях уровня содержания абсцизовой кислоты и продуктов перекисного окисления липидов. В это время также накапливались метаболиты, свидетельствующие об активации адаптационных процессов: аминокислоты (пролин, валин), моно- и олигосахариды. Условия слабой засухи вызвали существенные количественные и качественные изменения в протеоме растений. Многие из стресс-специфичных белков или белков, содержание которых возрастало в ответ на стресс, были вовлечены в адаптивные реакции растений, например предотвращали денатурацию белков, сохраняли структуру мембран (HSP70, дегидрины, LEA-белки), поддерживали рН (ATФ-аза a3) и редокс гомеостаз клеток (аскорбатпероксидаза), а также антигликирующую защиту клеток (глиоксалаза 1). Несмотря на высокий адаптивный потенциал, в условиях слабой засухи у растений происходило значительное гликирование протеома. За три дня воздействия было обнаружено 43 белка с КПГГ модификациями. Интересно, что наиболее подверженные гликированию оказались белки, вовлеченные в регуляцию транскрипции.
Original languageRussian
Number of pages1
Publication statusPublished - 2017

Cite this