TY - CONF

T1 - Редокс-зависимая реорганизация цитоскелета клеток корня под действием стрессовых и регуляторных воздействий

AU - Пожванов, Григорий Александрович

AU - Медведев, Сергей Семенович

AU - Виссенберг, Крис

AU - Демидчик, Вадим Викторович

PY - 2018/6

Y1 - 2018/6

N2 - Актиновый цитоскелет играет исключительно важную роль в жизни растительной клетки, будучи вовлеченным в практически все виды регуля-торных и стрессовых ответов. В настоящей работе мы приводим доказатель-ства того, что актиновый цитоскелет претерпевает перестройки при солевом и окислительном стрессе, а также гравитропической реакции в результате АФК-зависимых процессов. В работе были использованы линий растений Arabidopsis thaliana, экспрессирующие GFP-меченый актин. Действие суб-летальной концентрации NaCl (100 мМ) запускало полимеризацию актина в зоне растяжения в течение 10 мин. после начала воздействия иприводило к замедлению либо остановке роста корня. Угловое распределение микрофи-ламентов изменялось от первоначального (аксиальная ориентация) к широ-кому спектру направлений с пиками при 15°, 45° и 90° относительно оси корня. Этот эффект удалось блокировать обработкой полиаминами (спер-мин, спермидин), блокаторами Ca2+-проницаемых каналов или гасителями активных форм кислорода. Следовательно, реорганизация цитоскелета при солевом стрессе могла быть вызвана образованием гидроксильных радика-лов и входом Ca2+ в клетку. Обработка корней смесью, генерирующей гид-роксильные радикалы (1 мМ Cu2+, 1 мМ L-аскорбат и 1 мМ H2O2), вызывала сходный характер реорганизации актинового цитоскелета, которая, однако, развивалась в 10 раз быстрее (по сравнению с действием NaCl). Гасители гидроксильных радикалов, полиамины, EGTA и модуляторы активности не-селективных катионных каналов тормозили развитие реорганизации цитос-келета, вызванное гидроксильными радикалами. Более того, мелиорирую-щие действие полиаминов и гасителей гидроксильных радикалов также предотвращало остановку роста корня, вызванную NaCl или окислительным стрессом.Среди направленных факторов среды, вектор силы тяжести имеет осо-бенное значение для растений, поскольку сохраняет направление и течение всего онто- и филогенеза растений. В регуляции гравитропизма – направ-ленного роста растения относительно вектора силы тяжести – принимают участие ауксин и система его полярного транспорта, ряд вторичных посред-ников и цитоскелет [1]. Показано, что при гравистимуляции (поворот в вертикальной плоскости на 90º) происходит реорганизация актинового ци-тоскелета в клетках зоны растяжения корня Arabidopsis thaliana (L.) Heynh: уменьшается доля аксиально ориентированных и возрастает доля наклонно и поперечно ориентированных микрофиламентов [2]. В работах Д.Н. Нелюбова этилен был открыт как фитогормон, регулирующий гравит-ропическую реакцию побегов специфическим образом – изменяя направле-ние роста на 90º, однако механизм этого феномена оставался неизвестным. В настоящей работе изучали эффект этилена и ингибиторов его синтеза на реорганизацию актинового цитоскелета in vivo в ходе гравитропической ре-акции проростков A. thaliana fABD2-GFP, экспрессирующих 2-й актин-связывающий домен белка фимбрина, слитый с зелёным флуоресцентным белком. Обработка растений этиленпродуцентом этефоном вызывала раз-борку микрофиламентов и значительное расширение спектра их ориента-ции в клетках зоны растяжения корней. Эффект перестройки актиновых микрофиламентов, индуцированной гравистимуляцией, снимался при об-работке растений ингибитором синтеза этилена – аминоэтоксивинилглици-ном (АВГ). Более того, АВГ стабилизировал аксиальную ориентацию мик-рофиламентов при гравистимуляции. Салициловая кислота – также нега-тивный регулятор синтеза этилена – вызывала нарушение реорганизации актиновых микрофиламентов [3].Возникает вопрос, является ли повышение уровня АФК фактором, способствующим реорганизации актина в ходе гравитропической реакции? Эксперименты с трансгенными растениями арабидопсиса, экспрессирую-щими H2O2-чувствительную конструкцию HyPer, показали, что при гравистимуляции в кончике корня растёт уровень H2O2-зависимого сигнала в течение первых 15 мин., что предшествует реорганизации актина.Предложена гипотетическая модель, связывающая наблюдаемые пере-стройки актинового цитоскелета с другими ранними физиологическими процессами, индуцированными солевым стрессом в клетках растения.

AB - Актиновый цитоскелет играет исключительно важную роль в жизни растительной клетки, будучи вовлеченным в практически все виды регуля-торных и стрессовых ответов. В настоящей работе мы приводим доказатель-ства того, что актиновый цитоскелет претерпевает перестройки при солевом и окислительном стрессе, а также гравитропической реакции в результате АФК-зависимых процессов. В работе были использованы линий растений Arabidopsis thaliana, экспрессирующие GFP-меченый актин. Действие суб-летальной концентрации NaCl (100 мМ) запускало полимеризацию актина в зоне растяжения в течение 10 мин. после начала воздействия иприводило к замедлению либо остановке роста корня. Угловое распределение микрофи-ламентов изменялось от первоначального (аксиальная ориентация) к широ-кому спектру направлений с пиками при 15°, 45° и 90° относительно оси корня. Этот эффект удалось блокировать обработкой полиаминами (спер-мин, спермидин), блокаторами Ca2+-проницаемых каналов или гасителями активных форм кислорода. Следовательно, реорганизация цитоскелета при солевом стрессе могла быть вызвана образованием гидроксильных радика-лов и входом Ca2+ в клетку. Обработка корней смесью, генерирующей гид-роксильные радикалы (1 мМ Cu2+, 1 мМ L-аскорбат и 1 мМ H2O2), вызывала сходный характер реорганизации актинового цитоскелета, которая, однако, развивалась в 10 раз быстрее (по сравнению с действием NaCl). Гасители гидроксильных радикалов, полиамины, EGTA и модуляторы активности не-селективных катионных каналов тормозили развитие реорганизации цитос-келета, вызванное гидроксильными радикалами. Более того, мелиорирую-щие действие полиаминов и гасителей гидроксильных радикалов также предотвращало остановку роста корня, вызванную NaCl или окислительным стрессом.Среди направленных факторов среды, вектор силы тяжести имеет осо-бенное значение для растений, поскольку сохраняет направление и течение всего онто- и филогенеза растений. В регуляции гравитропизма – направ-ленного роста растения относительно вектора силы тяжести – принимают участие ауксин и система его полярного транспорта, ряд вторичных посред-ников и цитоскелет [1]. Показано, что при гравистимуляции (поворот в вертикальной плоскости на 90º) происходит реорганизация актинового ци-тоскелета в клетках зоны растяжения корня Arabidopsis thaliana (L.) Heynh: уменьшается доля аксиально ориентированных и возрастает доля наклонно и поперечно ориентированных микрофиламентов [2]. В работах Д.Н. Нелюбова этилен был открыт как фитогормон, регулирующий гравит-ропическую реакцию побегов специфическим образом – изменяя направле-ние роста на 90º, однако механизм этого феномена оставался неизвестным. В настоящей работе изучали эффект этилена и ингибиторов его синтеза на реорганизацию актинового цитоскелета in vivo в ходе гравитропической ре-акции проростков A. thaliana fABD2-GFP, экспрессирующих 2-й актин-связывающий домен белка фимбрина, слитый с зелёным флуоресцентным белком. Обработка растений этиленпродуцентом этефоном вызывала раз-борку микрофиламентов и значительное расширение спектра их ориента-ции в клетках зоны растяжения корней. Эффект перестройки актиновых микрофиламентов, индуцированной гравистимуляцией, снимался при об-работке растений ингибитором синтеза этилена – аминоэтоксивинилглици-ном (АВГ). Более того, АВГ стабилизировал аксиальную ориентацию мик-рофиламентов при гравистимуляции. Салициловая кислота – также нега-тивный регулятор синтеза этилена – вызывала нарушение реорганизации актиновых микрофиламентов [3].Возникает вопрос, является ли повышение уровня АФК фактором, способствующим реорганизации актина в ходе гравитропической реакции? Эксперименты с трансгенными растениями арабидопсиса, экспрессирую-щими H2O2-чувствительную конструкцию HyPer, показали, что при гравистимуляции в кончике корня растёт уровень H2O2-зависимого сигнала в течение первых 15 мин., что предшествует реорганизации актина.Предложена гипотетическая модель, связывающая наблюдаемые пере-стройки актинового цитоскелета с другими ранними физиологическими процессами, индуцированными солевым стрессом в клетках растения.

M3 - тезисы

SP - 208

EP - 210

ER -