Суховеева С.В., Кабачевская Е.М., Ляхнович Г.В., Волотовский И.Д.

Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск, Беларусь

Роль G-белков в регуляции экспрессии генов изоформ фосфолипазы Dα и фосфолипазы Dβ в листьях томатов при поранении

Различия в устойчивости к стрессовым факторам и фитопатогенам, наблюдаемые у разных видов и сортов растений, в значительной мере обусловлены особенностями механизмов рецепции и трансдукции стрессовых сигналов.

Особая роль в защитных реакциях отводится фосфолипазе D (PLD): изоформы фосфолипазы D расщепляют мембранные фосфолипиды с образованием высокоактивных сигнальных молекул – фосфатидной кислоты и N-ацилэтаноламина [1]. Однако остается не до конца выясненной роль отдельных сигнальных интермедиатов, участвующих в передаче сигнала о механическом повреждении в растении.

В растительной клетке регуляция различных внутриклеточных процессов при действии внешних и внутренних стимулов осуществляется с помощью универсальных посредников, в число которых входят гетеротримерные G-белки (Gα- и Gβγ-субъединицы), обладающие модуляторной активностью в отношении аденилатциклазы, фосфолипазы С, ионных кана-лов [2]. Задачей настоящего исследования стало изучение возможной роли гетеротримерных G-белков в контроле экспрессии PLDβ, PLDα при поранении листьев томата.

Полученные в работе данные указывают на то, что гетеротримерные G-белки, судя по данным экспериментов, проведенных с использованием ГТФγS−негидролизуемого аналога гуанозинтрифосфата, способного стимулировать ГТФ-азную активность G-белков, принимают участие в контроле экспрессии генов изоформ PLDβ и PLDα. В первые 4ч после поранения происходит значительный рост экспрессии гена PLDβ. Ответ растения на поранение в последующие часы уменьшается и к 24ч после нанесения механического повреждения экспрессия гена PLDβ почти не отличается от контрольной величины (рисунок 1).

Рис.1 Влияние GTPγS(100мкМ) на уровень экспрессии гена PLDb в листьях томата при поранении. Контроль – значение экспрессии в листьях, инкубировавшихся в воде в течение того же времени, что и в модуляторе.

Противоположенная закономерность наблюдается при измерении уровня экспрессии гена PLDα: повышение уровня экспрессии наблюдается между 4ч и 24ч после поранения (рисунок 2).

Рис.2 Влияние GTPγS(100мкМ) на уровень экспрессии гена PLDa в листьях томата при поранении. Контроль – значение экспрессии в листьях, инкубировавшихся в воде в течение того же времени, что и в модуляторе.

Полученные данные свидетельствуют о возможности разнонаправленной регуляции двух изоформ фосфолипазы D через систему G-белков: на относительно ранних этапах ответа на поранение стимуляция экспрессии гена PLDβ активатором G-белков сопровождается снижением экспрессиии гена PLDα. Обнаруженный эффект может указывать на функционирование на разных этапах реакции на стресс той или иной изоформы фосфолипазы D: PLDβ активируется на более раннем этапе ответа растения на поранение. Эти наблюдения совпадают с имеющимися в литературе сведениями о функциях PLDβ в растительной клетке, которая заключается в гидролизе минорного мембранного фосфолипида N-ацилфосфатидилэтанол-амина с образованием сигнальной молекулы N-ацилэтаноламина, которая, в свою очередь, может вызывать освобождение NO [3].

Литература:

1. Plant Physiology / Campos-Vargas R., Saltveit M. E – 2002 – Vol. 114 –P. 73-84;

2. Nature Reviews Molecular Cell Biology / Craig C. Malbon – 2005 – Vol. 6 – P. 689-701;

3. Biological Chemistry / Stefano G.B., Liu Y., Goligorsky M.S. − 1996 – Vol. 271 – P. 19238-19242;