Изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса

Павловская, Наталья Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса"

На правах рукописи

ПАВЛОВСКАЯ Наталья Сергеевна

ИЗУЧЕНИЕ ВЫСОКОПРОНИЦАЕМОЙ ПОРЫ В МИТОХОНДРИЯХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СТРЕССА

03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ООЗ1В20ВЗ

Иркутск - 2007

003162063

Работа выполнена в Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН, г Иркутск

Научный руководитель:

доктор биологических наук Побежимова Тамара Павловна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Родченко Октябрина Павловна

профессор

доктор биологических наук, Саловарова Валентина Петровна

профессор

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Казанский государственный университет, г. Казань

Защита диссертации состоится '12" ноября 2007 г в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 003 047 01 при Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН по адресу 664033, г Иркутск у л Лермонтова, 132, а/я 317 Факс (3952) 510754 e-mail matmod@sifibr irk ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН

Автореферат разослан 8' октября 2007 г

Ученый секретрь диссертационного совета Д 003 047 01

кандидат биологических наук

aJffcJjjuv/^ г п Акимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы В последнее время изменение проницаемости митохондриальных мембран привлекает большое внимание в связи с тем, что разобщение окислительного фосфорилирования и набухание матрикса митохондрий являются событиями, предшествующими открытию в митохондриях высокопроницаемой поры ("Permeability transition роге"), высвобождению цитохрома с и инициации программированной клеточной смерти Ведущую роль в изменении проницаемости играют ионы кальция, повышение содержания которых в цитозоле в стрессовых условиях приводит к тому, что они начинают поступать в митохондрии, а увеличение их содержания в мито-хондриальном матриксе в момент стресса может достигать такой концентрации которая приводит к способности этих ионов связываться со свободными жирными кислотами с образованием комплекса жирной кислоты и ионов Са~ , что в свою очередь и индуцирует набухание органелл, открытие поры и индукцию программированной клеточной смерти Механизм индукции мито-хондриальной поры у растений мало изучен Существование классической циклоспорин А-чувствительной поры в растительных митохондриях до сих пор обсуждается, а данные о влиянии стрессовых факторов на процессы, происходящие при открытии высокопроницаемых пор у растений и приводящие к клеточной гибели, фрагментарны

Цель и задачи исследований Целью настоящей работы было изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса

Для достижения поставленной цели необходимо было решить cie-дующие задачи

1) изучить чувствительность дыхания митохондрий проростков злаков с различной степенью холодоустойчивости к специфичному ингибитору высокопроницаемой митохондриальной поры - циклоспорину А и индуктору поры - ионам Са"\

2) исследовать влияние кратковременного и длительного низкотемпературных воздействий, окислительного стресса и сочетания этих факторов на жизнеспособность клеток, рост и выживание пророс i ков озимой пшеницы,

3) изучить чувствительное lb дыхания митохондрий озимой пшеницы, изолированных из проростков, подвергнутых стрессовым воздействиям, к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран,

4) исследовать набухание митохондрий озимой пшеницы, изолированных из проростков, подвергнутых стрессовым воздействиям, и оценить его чувствительность к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран,

5) установить возможность существования циклоспорин А-чувствительной поры в митохондриях проростков озимой пшеницы и изучить изменение ее свойств при низкотемпературном и окислительном стрессах

Научная новизна Изучено изменение проницаемости митохондри-альных мембран растений в стрессовых условиях Впервые показано, что в митохондриях озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы существует регулируемая Ca2-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора Установлено что способность циклоспорина А ингибировать процессы дыхания и набухания митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы исчезает после низкотемпературного воздействия и появляется после следующего за низкотемпературным окислительного стресса, что позволяет предположить изменение свойств митохондриальной поры в условиях стресса В набухании митохондрий озимой пшеницы как в нормальных, так и стрессовых условиях принимает участие АДФ/АТФ-антипортер Кратковременное холодовое воздействие приводит к повышению вклада в набухание митохондрий разобщающего белка PUMP, что обусловлено увеличением содержания в митохондриях свободных жирных кислот Впервые установлено что в митохондриях озимой пшеницы высокопроницаемая Ca"'-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора является и пальмитат-зависимой

Теоретическая и практическая значимость работы Полученные данные вносят вклад в понимание механизмов регуляции энергетического метаболизма растений в стрессовых условиях Обнаружение в митохондриях злаков Ca2 -зависимой и циклоспорин А-чувствительной поры и изменение ее свойств при холодовом и окислительном воздействиях значительно расширяет и дополняет имеющиеся знания о процессах, предшествующих инициации программы клеточной смерти в растительной клетке

Полученный экспериментальный материал открывает перспективы для дальнейших исследований в области изучения программированной клеточной смерти растений

Публикации и апробация работы По материалам диссертации опубликовано 15 работ Результаты исследований по теме диссертации были представлены на XLIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2005), на международной конференции «Plant Mitochondrial Biology» (Obernai, France, 2005), на 14-ой европейской биоэнергетической конференции (ЕВЕС) (Москва, 2006), на Всероссийской научной конференции «Структура и экспрессия митохонд-риального генома растений» (Иркутск 2006), на втором международном симпозиуме «Сигнальные системы клеток растений роль в адаптации и иммунитете» (Казань, 2006), на VI съезде общества физиологов растений России (Сыктывкар, 2007), на Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды» (Иркутск, 2007), на научной сессии СИФИБР СО РАН (2006)

Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 179 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 32 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной

части, заключения, выводов и библиографии Библиография включает 303 наименования, из них 110 на русском языке

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе были использованы 3-х дневные этиолированные проростки озимой пшеницы (Tnticum aestivum L, сорта Заларинка и Иркутская озимая), озимой ржи (Secale cereale L , сорт Чулпан), кукурузы (Zea mays L , сорт Российская)

Растительный материал подвергали кратковременной холодовой обработке - ХШ (-4°С, 1 ч), холодовому закаливанию - ХЗ (4°С, 7 сут), окислительному стрессу - ОС (0 5 мМ Н202, 4 ч), а также сочетанию кратковременной холодовой обработки с последующим окислительным стрессом -ХШ+ОС и холодового закаливания с последующим окислительным стрессом - ХЗ+ОС

Определение жизнеспособности клеток этиолированных побегов проростков озимой пшеницы, подвергнутых действию различных стрессовых факторов, проводили с использованием метода восстановления 2 3 5-трифенилтетразолиум хлорида (ТТХ) (Еникеев и др, 1995)

Об изменении ростовых процессов проростков озимой пшеницы, вызванных стрессовыми воздействиями, судили по степени ингибирования роста (Иванов, 1974)

Митохондрии выделяли с помощью дифференциального центрифугирования (Войников, 1980) Очистку органелл проводили модифицированным методом в ступенчатом градиенте перколла. состоящем из 18, 23, 35% пер-колла (Побежимова и др, 2001) Целостность наружной мембраны очищенных митохондрий определяли по активности цитохром с оксидазы (ЕС 1 9 3 1) (Tolbert, 1974) в отсутствии и присутствии 0 04% Тритона Х-100

Активность выделенных митохондрий регистрировали полярографиче-ски с платиновым эле юродом закрытого типа (электрод Кларка) в ячейке объемом 1 4 мл (Трушанов 1973) на поляро1рафе ОН-105 (Венгрия) при температуре 26-27°С Использовали следующие субстраты окисления 10 мМ малат + 10 мМ глутамат, 8 мМ сукцинат + 5 мМ глутамат и 1 мМ НАДН

Набухание выделенных митохондрий измеряли спектрофотометриче-ски при длине волны 540 нм на приборе СФ-26 (Россия) Измерение проводили в аэрируемой среде в кюветах объемом 2 мл при температуре 26°С О набухании судили по падению оптической плотности митохондриальной суспензии (ОП,4о), данные рассчитывали в виде разницы оптической плотности (ДОП540), равной (Onto-Ont])* 100, где ОГк0-начальная оптическая плотность, ОШ,-оптическая плотность через определенное время

В качестве индукторов митохондриальной поры применяли ионы Са" (в составе СаСЬ) (1 75 мМ), пальмитиновую и линолевую жирные кислоты (50 мкМ) При изучении различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран, использовали циклоспорин А (ЦА) (1 мкМ) -

специфичный ингибитор митохондриальной поры, карбоксиатрактилозид (КАТ) (1 мкМ) - ингибитор АДФ/АТФ-антипортера, ГДФ (1 мМ)- ингибитор растительного разобщающего белка PUMP Инкубацию с ионами Ca24 и ЦА проводили при температуре 0°С в течение 5 мин

Электрофорез белков в ПААГе с ДДС-Na проводили в блоках полиак-риламидного геля в модифицированной системе Лэммли (Laemmli, 1970), используя прибор для электрофореза Mini-PROTEAN III Electrophoretic Cell фирмы BIO-RAD (США) Перенос белков на нитроцеллюлозную мембрану ("Sigma", США) проводили в соответствии с рекомендациями фирмы-изготовителя Определение молекулярных масс полипептидов проводили, используя в качестве стандартов набор белков ("Sigma", США)

Расчет полученных данных проводили на 1 мг белка (Lowry et ai, 1951) Во всех случаях биологическая повторность экспериментов была 3-8 кратная Полученные данные обработаны статистически рассчитаны средние арифметические значения и их стандартные отклонения (Лакин, 1973)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Влияние ЭДТА, как компонента сред, используемых для выделения митохондрий, ионов Са2+ и циклоспорина А на функционирование митохондрий разных видов растений

Накопление ионов Ca2' является одним из сигналов программированной клеточной смерти и приводит к открытию высокопроницаемых митохон-дриальных пор как чувствительных к циклоспорину A (Arpagaus et al, 2002, Tiwari et al, 2002). так и нечувствительных (Fortes et al, 2001, Curtis Wolpert. 2002, Virolainen et al. 2002)

Одним из постоянных компонентов среды выделения митохондрии является этилендиаминтетраацетат (ЭДТА) Он выполняет защитную функцию, так как является комплексообразователем, связывающим ионы Ca2", которые освобождаются при разрушении ткани Для изучения влияния ионов Ca2* и циклоспорина А на скорость нефосфорилирующего дыхания (V4) митохондрий разных видов растений, отличающихся по степени холодостойкости (озимая рожь, озимая пшеница и кукуруза), необходимо было проверить, как влияет исключение ЭДТА из сред промывания, ресуспендирования и инкубации на чувствительность митохондрий к указанным реагентам

О влиянии индукторов и ингибиторов митохондриальной поры на функционирование митохондрий озимой пшеницы судили по их действию на скорость нефосфорилирующего дыхания Это связано с тем, что в основе механизма разобщения окислительного фосфорилирования лежит рост скорости дыхания в присутствии субстратов и в отсутствии АДФ (состояние 4 по Чан-су) (Скулачев, 1989)

Митохондрии злаков, изолированные и инкубируемые в средах, содержащих ЭДТА, были нечувствительны к действию циклоспорина А (рис I) Это позволяет предполагать, что на всех уровнях изоляции митохондрий

Происходит связывание ионов Са'что является причиной отсутствия существенного влияния циклоспорина Л на скорость нефосфорилирующего дыхания

Рис, !. Влияние циклоспорина А (ЦА) на скорость не-фосфррилирующего дыхания (V '1) митохондрий озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы. выделенных в средах. содержащих ЭДТА. и инкубируемых в среде с ЭДТА?М±т. п-3-6.

Кукуруза пшеница рожь

В то же время циклоспорин А ингибировал нефосфорилируюшее дыхание митохондрий, изолированных в средах с добавлением ТДТА, но инкубируемых в его отсутствии (рис. 2). 11рисутствие в инкубационной среде ионов Са' приводило к увеличению скорости нефосфорилируюшего дыхания при окислении митохондриями малата и НАДН, т.е. ионы Са2 в этих условиях являлись разобщающими агентами (рис. 2) Эта чувствительность была наибольшей в митохондриях озимой пшеницы и кукурузы {рис. 2). Са -вызванная стимуляция скорости нефосфорилируюшего дыхания ингибирова-лась добавлением циклоспорина А при окислении малага и МЛДН (рис, 2).

Озиман пшеница

OV4 U4 л » ЦА »V 4 + Са2 + OV 4 * Ca2t * ЦА

120 .у ■■

Мапат Сукцинат НАДН

Манат Сукцинат НАДН

100 ■ ео

ЕО

ло го о ■

Кукуруза

Рис. 2. Влияние циклоспорина А (ЦА) на скорость нефосфорилируюшего дыхания (V4) митохондрий озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы, выделенных в средах, содержащих ЭДТА и инкубируемых в Отсутствии и в Присутствии ионой Са-и среде без ЭДТА. М±гп. п=3-6

Малат Сукцинат НАДН

В митохондриях, выделенных и инкубируемых в средах, не содержащих ЭДТА, происходило увеличение скорости нефосфор ил ирующе го дыхания в присутствий ионов Са~* при окислении всех используемых субстратов дыхания, которое было циклоспорин А-чувствительно (рис. 3).

80 п 70

£ $

X I

з-

Озимая пшеница

□ V 4

ИУ4 * ЦА ■ У4 » С»2+ НУ 4 т Са2+ + ЦА

80 70 НО 50

Озимая рожь

40. ■

30 ! 20 10 о

Малат Сукцинзт

НАДН

Мдлат Сукщхнат

НАДН

I л.

0 л

1 г

Малат Сукцниат

НАДН

Рис. 3. Влияние циклоспорина А (ЦА) на скорость иефосфорилирующего дыхания мигихсшлрии озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы, выделенных в срс-лах, не содержащих ЭДТА, и инкубируемых отсутствии и в присутствии ионов ' в с реле без ЭДТА М±т. п 1-6

Таким образом, действие специфичного ингибитора мИТОхондриальной поры циклоспорина А и ионов Са" - индукторов поры наблюдали у митохондрий всех изученный злаков как выделенных и инкубируемых в отсутствия ЭДТА. так и у митохондрий только инкубируемых без ЭДТА. Полученные в работе данные позволяют говорить о существовании в митохондриях озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы регулируемой Са:*-зависимой и циклоспорин А-чувствительной поры.

В дальнейшем при изучении функционирования высокопроницаемой поры при низкотемпературном и окислительном воздействиях использовали митохондрии Озимой пшеницы, Изолированные в средах, содержащих ЭДТА, и инкубируемые в его отсутствии.

2. Нлияние низкотемпературного и окислительного стрессов на жизнеспособность клеток, рост и выживание проростков озимой пшеницы

В настоящее время данные о влиянии стрессовых факторов на изменение проницаемости митохондрий у растений малочисленны. В связи с этим, в

работе были использованы холодовой стресс (-4иС, I ч), холодовое закаливание ('1°С, 7 суг), окислительный стресс (0.5 мМ Н>0,, 4 ч), а также сочетание холодового стресса с последующим окислительным стрессом и холодового закаливания с последующим окислительным стрессом.

Изучение влияния низкотемпературного и окислительного стрессов на жизнеспособность клеток, рост н выживание проростков озимой пшеницы показало, что их действие на проростки сопровождалось изменениями жизнеспособности клеток проростков (рис, 4А, Ё, 5А, Б). Оказалось, что кратковременное холодовое воздействие, окислительный стресс и окислительный стресс, следующий за кратковременным Холодовым воздействием, снижали жизнеспособность клеток (рис, 4А), При длительном холодовом воздействии с последующим окислительным стрессом происходило увеличение жизнеспособности клеток (рис. 5 А). Однако если жизнеспособность клеток проростков оценивали через 3 дня после кратковременного холодового воздействия, окислительного стресса и окислительного стресса, следующего за кратковременным Холодовым воздействием, то не наблюдали достоверных отличий в жизнеспособности клеток Стрессированных проростков и контрольных (рис. 4А). При длительном холодовом воздействии с последующим окислительным стрессом происходило снижение жизнеспособности клеток (рис, 5А).

5 [ ——--------- ■ ■

, Овразу пмгм стресса А

^ ■ черв! 3 сут после стр*есл

к хш хш+ос ОС

Рис, 4, Влияние стрессовых условий на жизнеспособность клеток побегов проростков (А) м рост проростков ОЗИМОЙ пшеницы (Б)

Обозначения: К - контроль. ХШ - кратковременное холодовое воздействие, ХШ+ОС ХШ с последующим окислительным Стрессом. ОС - окислительный стресс. О сут -длина проростков до стрессового воздействия. 3 и 6 сут - длина проростков через 3 и 6 дней после стрессового воздействия.

Достоверность различий оценивали по критерию вероятности Стьюдента (Р<0,05) Для А п= 13-!7. Для 13 п=150.

В то же время кратковременное холодовое воздействие, окислительный стресс и кратковременное холодовое воздействие с последующим окислительным стрессом не приводили к снижению роста побегов проростков озимой пшеницы после 3-х и 6-ти суток отрастания (рис. 4Б). Действие на закаленные проростки окислительного стресса приводило к 18%-ому сниже-

нию роста, по сравнению с ростом закаленных проростков, как после 3-х суток отрастания, так и после 6-ти суток (рис. 5Б). Эти данные согласуются с данными по оценке жизнеспособности клеток при данном сочетании стрессовых воздействий. Следует заметить, что выживаемость проростков озимой пшеницы после всех изученных видов стрессового воздействия бь!ла 100%.

5.5

5 i

4 5 ;

4 |

з.5 j

з ;

2,5

■2 \ Щ 1

0.5

О сразу после стресса ■ через 3 сут после стресса

240

200

г 2 160

гв

X X 120

Рис. 5. Влияние окислительного стресса па жизнеспособность клеток побегов проростков (А) и poet проростков озимой пшеницы (Ь) после их предварительного закаливания

Обозначения: ХЗ - длительное хо.'Юлоеос воздействие (1°С, 7 сут), ХЗ+ОС - ХЗ с последующим окислительным стрессом (0.5 мМ М20,. 4 ч}. О сут - длина проростков до длительного Xdполового воздействия. 7 сут - длила проростков после длительного солодового воздействия. 3 и 6 сут - длина проростков через 3 и 6 дней посте окислительного стресса.

Достоверность различий оценивали по критерию вероятности Стьюдснта (Р0.05). Для А п— i 3-17. Для b п-150

Таким образом, применяемые в работе стрессы имели мягкий повреждающий характер и были не губительны для растения. Но так как сразу после воздействия стрессового фактора наблюдали снижение жизнеспособности клеток озимой пшеницы на 25-30%, го можно полагать, что действие этих стрессов будет влиять па проницаемость митохондриальных мембран. В связи с этим имеино эги стрессовые условия были использованы для изучения процессов дыхания и набухания митохондрий проростков озимой пшеницы.

3. Дыхание митохондрий озимой пшеницы в присутствии индукторов и ингибиторов различных механизмов, изменяющих проницаемость мнтШондриальных мембран при низкотемпературном и окислительном стрессах

Дыхание митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы является чувствительным к индукторам (ионы Са2" и пальмитиновая кислота) н ингибитору (циклоспорин А.) митохондриальной поры (рис. 6). что позволило предположить функционирование Са~7пальмитат-завнсимой и циклоспорин Á-чувствительной поры в митохондриях этих проростков.

В ю же время кратковременное и длительное холодовые воздействия на проростки озимой пшеницы изменяли чувствительность выделенных из

1(1

Омтх<-ЦА

Пи тх*с<12*

них митохондрий к циклоспорину А (рис. 6), Присутствие в инкубационной среде митохондрий ионов Са21 приводило к увеличению скорости нефосфо-рилирующего дыхания (рис 6). Однако наблюдаемое увеличение не инфицировалось циклоспорином А (рис. 6) Пальмитиновая кислота вызывала стимуляцию скорости нефосфорипирующего дыхания, которое было циклоспорин А-чувствительно (рис 6).

Рис. 6. влияние ионов Саг'. пальмитиновой кислоты (ПК) и циклоспорина А (ЦА) на нефосфор ил ирующйе дыхание (V 4) митохондрий озимой Пшеницы из контрольных (К), подвергнутых Солодовому шоку (XIII) и холодовому закаливанию (ХЗ) проростков

Субстрат окисления: 10 мМ мала г + 10 мМ глутамат 'За 100% принята скорость дыхания митохондрий в нефосфор ил и ретощем состоянии в отсутствии 1ДА, ионок Са'' и ПК. М±т,

■ мтх«-С82+ ■> цд амгх+пк

200 ¡Пм-тх+ПК+ЦА

150

б 1

3 г

Па рис. 7 приведены данные по влиянию ионов Са2', пальмнтиночой кислоты и циклоспорина А на дыхание митохондрий из контрольных* подвергнутых окислительному стрессу, холодовому шоку с последующим окислительным стрессом и холодовому закаливанию с последующим окислительным стрессом проростков озимой пшеницы. Стимуляцию дыхания индукторами митохондриальной поры наблюдали только у митохондрий из контрольных проростков. При этом увеличение скорости дыхания было циклоспорин А-чувствительно,

250 Рис. 7. Влияние ионов Са"*, пальмитипо-

имтх+еэг- вой кислоты (ПК) и циклоспорина А (ЦА)

аитк+пк на нефосфорилирующее лыхание (У4) ми-

тохондрий озимой пшеницу из контрольных (К), подвергнутых окислительному стрессу (ОС), холодовому шоку с последующим окислительным стрессом (ХИН-ОС) и холодовому закаливанию с последующим окислительным стрессам (ХЗ ЮС) проростков.

Субстрат окислении: 10 мМ манат + 10 мМ глутамат. За !00% принята скорость дыхания митохондрий в нефосфорилируюшем состоянии н отсутствии ЦА. ионов Са'' и хз+ос ПК. Мтт. п"3-8

гоо {

и МТХ+ЦА ■ МТк+Са2+ ЦА и мтх*ПК+ЦД

150

> о

Таким образом, способность циклоспорина А ингибировать процесс дыхания митохондрий исчезала после низкотемпературного воздействия на Проростки и появлялась после следующего за низкотемпературным окислительного стресса, что позволяет предположить изменение свойств митохонд-риапьной поры в условиях стресса. Полученные данные согласуются с предположением других авторов о нескольких функциональных состояниях высокопроницаемой поры как в митохондриях животных, так и растений.

4. Набухание митохондрий озимой пшеницы в присутствии индукторов и ингибиторов различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондрия л ьных мембран при низкотемпературном и окислительном стрессах

В экспериментах: с инкубацией контрольных митохондрий озимой пшеницы с циклоспорином А обнаружили снижение набухания митохондри-альной суспензии (рис. 8). Так как известно, что накопление ионов Са" в митохондриях вызывает открытие высоко проницаемых пор (Fortes et al., 2001; Virolainèn eî al., 2002; Hansson et ai., 2003), было изучено влияние ионов Са~' на набухание митохондрий озимой пшеницы, которые предварительно инкубировались с циклоспорином А и без него. Присутствие ионов Са"' 8 инкубационной среде стимулировало степень набухания митохондрий (рис. 8). Ça -индуцярованное набухание ингнбпровалось после предварительной инкубации митохондрий с циклоспорином А (рис. 8),

i I

о <о

3 з h H

3 ï

го 60 50 10 30 20 10

S о

s ï

70 60 50

S Л0

p Э- £

30 20

Рнс. 8. Влияние ионов Са3", пальмитиновой кислоты (ПК). циклоспорина А (ЦА). карбоксиатрактилозида (КАТ) и ГДФ im напухание митохондрий озимой пшеницы из контрольных (К), подвергнутых холедовому шоку (XILÍ) и хоподовому закаливанию (ХЗ) проростков. M±m, n=3-8.

Увеличение степени набухания контрольных митохондрий наблюдали и в присутствии пальмитиновой кислоты, действие которой было аналогич-

ным действию ионов Са2+ (рис 8) Вызванное пальмитиновой кислотой набухание было чувствительно к циклоспорину А (рис 8) При добавлении к митохондриям карбоксиатрактилозида (КАТ) - ингибитора АДФ/АТФ антипортера наблюдали снижение набухания (рис 8), что свидетельствует о том, что в набухании митохондрий озимой пшеницы принимает участие АДФ/АТФ-антипортер В то время как ГДФ - ингибитор растительного разобщающего белка РиМР не оказывал влияния на набухание митохондрий озимой пшеницы (рис 8)

Циклоспорин А-чувствительная, Са2>- и пальмитат-зависимая стимуляция набухания митохондрий озимой пшеницы согласуется с данными, полученными при изучении влияния циклоспорина А, ионов Са2* и пальмитиновой кислоты на дыхание митохондрий озимой пшеницы, которые также выявили циклоспорин А-чувствительный, Са-"- и пальмитат-зависимый характер разобщения процессов окисления и фосфорилирования митохондрий Поскольку набухание митохондрий является одним из показателей открытия митохондриальной поры, можно заключить, что наблюдаемое разобщение окислительного фосфорилирования и набухание митохондрий связано с открытием митохондриальной поры

Вестерн-блоттинг позволил установить, что циклоспорин А-чувствительное разобщение окислительного фосфорилирования и набухание митохондрий озимой пшеницы, индуцируемые ионами Са2" или пальмитиновой кислотой, приводят к выходу БТШ 60 и цитохрома с из митохондрий (рис 9, супернатант) Если митохондрии озимой пшеницы были предварительно инкубированы с циклоспорином А, то выхода этих белков не наблюдали (рис 9, супернатант)

Митохондрии Митохо.юрии

Га2_11К , Са""ПК

К Са2' ПК ЦАЦА ЦА К Са-' Ик Ц4. ЦА ЦА

Ы Ш 60 - - ■--■ . .....дыа циючромс ----

Супернатант ( хт,р,ытант

БТШ 60

Са2+ПК Св ПК ЦА ЦА НА

Са ПК

К Са ПК ЦА ЦА ЦА

ииточромс

Рис 9 Влияние ионов Са2+. пальмитиновой кислоты (Г1К) и циклоспорина А (ЦА) на выход БТШ 60 и цитохрома с из митохондрий озимой пшеницы

Набухание митохондрий из проростков, подвергнутых кратковременному и длительному низкотемпературным воздействиям, было нечувствительно к действию циклоспорина А (рис 8) Инкубация этих митохондрий с ионами Са2г стимулировала набухание, которое было также циклоспорин А-нечувствительно (рис 8) Индукция набухания митохондрий в присутствии пальмитиновой кислоты была менее выражена, по сравнению с эффектом этой кислоты в митохондриях, изолированных из контрольных проростков (рис 8) Набухание митохондрий, вызванное действием пальмитиновой ки-

слоты, ПОЛНОСТЬЮ ингибировалось циклоспорином А (рис. 8). При добавлении KAI и ГДФ к митохондриям, изолированным из проростков, подвергнутых кратковременному холодовому воздействию, происходило снижение набухания (рис 8). Снижение степени набухания митохондрий под действием инг ибиторов АДФ/АТФ-ангипортера и разобщающего белка PUMP указывают на вклад этих белков в ответ на кратковременное холодовое воздействие. Если в митохондриях контрольных проростков действие ГДФ на набухание отсутствовало, то его влияние на набухание митохондрий из проростков, подвергнутых холодовому стрессу, указывает на важную роль разобщающего белка PUMP в условиях стресса.

Действие КАТ в митохондриях из закаленных к холоду проростков было аналогичным его >ффекгу в митохондриях из проростков, подвергнутых кратковременному холодовому воздействию (рис. 8) Добавление ГДФ к митохондриям закаленных проростков не изменяло степень их набухания (рис. 8). Эти данные указывают на то, что при холодовом закаливании в набухании митохондрий озимой пшеницы, обусловленном действием свободных жирных кислот, принимает участие АДФ/АТФ-антипортер.

Таким образом, кратковременное и длительное низкотемпературные воздействия на проростки озимой пшеницы приводили к исчезновению инги-биторного эффекта циклоспорина А на набухание изолированных из них митохондрий и на набухание, стимулированное ионами Ca .

На рис 10 приведены данные по влнянию ионов Са~\ пальмитиновой кислоты, циклоспорина А. КАТ и ГДФ на набухание митохондрий из контрольных. подвергнутых о к целитель ному стрессу, холодовому шоку с последующим окислительным стрессом и холодовому закаливанию с последующим окислительным стрессом проростков озимой пшеницы,

(50

СГ мтх '. мтх+ЦА ■ МТХ+СЭ2* Нмтхч-ЦА + С-э2+

0МТХ+ЦА f ПК Ямтх-КАТ Gmjx-1 ДФ

Рис, 10. Влияние ионов Ca . пальмитиновой кислоты (ПК), циклоспорина А (ПА). карбоксиатрактилозида (КАТ) и ГДФ па набухание митохондрий озимой пшеницы из контрольных (К), подвергнутый окислительному стрессу (ОС), холодовому шоку с последующим окислительным стрессом (ХШ+ОС) и х о дол о и ому закалноапню с последующим окислительным стрессом (ХЗ+ОС) проростков Mim. n-3-Я

Набухание митохондрий ич проростков, подверг нутых окислительному стрессу как самому по себе, так и после действия низких температур, так же

как и набухание митохондрий из контрольных проростков ингибировапось циклоспорином А Присутствие ионов Са2" стимулировало набухание контрольных митохондрий и не вызывало стимуляции набухания митохондрий из проростков, подвергнутых стрессовым воздействиям Действие пальмитиновой кислоты было аналогично действию ионов Са2+ КАТ вызывал снижение степени набухания, в то время как ГДФ не оказывал влияния Эти данные указывают на то, что при окислительном стрессе в набухании митохондрий озимой пшеницы принимает участие АДФ/АТФ-антипортер

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема механизмов регуляции высокопроницаемой митохондриаль-ной поры находится в центре научного внимания Это связано в первую очередь с центральной ролью, играемой митохондриями в процессе индукции программированной клеточной смерти В настоящее время имеются скорее разрозненные и в чем-то противоречивые данные о наличии и функционировании высоко проницаемых пор у животных Существование классической циклоспорин А-чувствительной поры в растительных митохондриях до сих пор обсуждается, а данные о влиянии стрессовых факторов на процессы происходящие при открытии высокопроницаемых пор у растений малочисленны

В ходе изучения влияния низкотемпературного и окислительного стрессов на жизнеспособность клеток, рост и выживание проростков озимой пшеницы было показано, что их действие на проростки сопровождалось изменениями как жизнеспособности клеток проростков, так и роста Так, кратковременное холодовое воздействие (-4°С, 1 ч), окислительный стресс (0 5 мМ Н202, 4 ч) и окислительный стресс, следующий за кратковременным Холодовым воздействием, не снижали жизнеспособность клеток и рост проростков озимой пшеницы Длительное холодовое воздействие (4°С, 7 сут) с последующим окислительным стрессом приводило к снижению жизнеспособности клеток и роста пророс I ков озимой пшеницы Выживаемость проростков озимой пшеницы после всех изученных видов стрессового воздействия была 100% Таким образом, применяемые в работе стрессы имели мягкий повреждающий характер и были не губительны для растения

Изучение индукторов (ионов Са~+ и насыщенной жирной кислоты) и ингибитора митохондриальной поры - циклоспорина А, эффект которого выступает диагностическим признаком классической высокопроницаемой поры, выявило циклоспорин А-чувствительную, Са2+- и пальмитат-зависимую стимуляцию скорости нефосфорилирующего дыхания митохондрий озимой пшеницы Эти данные согласуются с результатами, полученными при изучении влияния циклоспорина А, ионов Са2+ и пальмитиновой кислоты на набухание митохондрий озимой пшеницы, которые также имели циклоспорин А-чувствительный, Са2'- и пальмитат-зависимый характер В связи с этим, можно сделать вывод, что в митохондриях озимой пшеницы существует Са2+/пальмитат-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора Однако

способность циклоспорина А ингибировать процессы дыхания и набухания митохондрий исчезала после низкотемпературного воздействия на проростки и появлялась после следующего за низкотемпературным окислительного стресса, что позволяет заключить, что в условиях стресса происходят изменения свойств митохондриальной поры

Известно, что одним из структурных компонентов митохондриальной поры является АДФ/АТФ-антипортер (Crompton, 1999, Bernardi et al, 2006, Tsujimoto, Shimizu, 2007) В наших исследованиях участие АДФ/АТФ-антипортера было показано в набухании как в митохондриях контрольных проростков, так и после изученных стрессовых воздействий В набухании митохондрий из проростков озимой пшеницы, подвергнутых кратковременному холодовому воздействию, наряду с АДФ/АТФ-антипортером принимает участие разобщающий белок PUMP

Изучение высокопроницаемой поры у разных видов растений, отличающихся по степени холодостойкости (озимая рожь, озимая пшеница и кукуруза), позволило установить, что в митохондриях всех изученных растений существует регулируемая Са2'-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора Однако действие ионов Са2' и циклоспорина А на дыхание митохондрий проростков озимой пшеницы, по сравнению с митохондриями проростков озимой ржи, было более выражено

Следует заметить, что в отличие от обнаруженной чувствительности набухания митохондрий из побегов проростков озимой пшеницы к циклоспорину А Е Virolamen с соавт в 2002 г на митохондриях из корней проростков озимой пшеницы показали нечувствительность набухания к данному ингибитору Можно предполагать, что механизмы индукции и регуляции открытия высокопроницаемой поры в митохондриях зависят даже от функциональной роли того или иного органа растения Полученные нами данные согласуются с предположением других авторов о нескольких функциональных состояниях высокопроницаемой поры как в миюхондриях животных, так и растений (Fortes et al ,2001, Arpagaus et al 2002 Curtis, Wolpert, 2002, He, Lemasters. 2002, Tiwari et al, 2002, Virolamen et al, 2002) и указывают на то, что индукция и регуляция митохондриальной поры может происходить посредством нескольких механизмов

Обнаружение в митохондриях злаков Са"*-зависимой и циклоспорин А-чувствительной поры и изменение ее свойств при холодовом и окислительном воздействиях значительно расширяет и дополняет имеющиеся знания о процессах, предшествующих инициации программы клеточной смерти в растительной клетке, и открывает перспективы для дальнейших исследований в области изучения программированной клеточной смерти растений

выводы

1 Кратковременное холодовое воздействие (-4°С, 1 ч), окислительный стресс (0 5 мМ Н202 4 ч) и окислительный стресс, следующий за кратковременным холодовым воздействием, не снижают жизнеспособность клеток и рост проростков озимой пшеницы Холодовое закаливание (4°С, 7 сут) с последующим окислительным стрессом приводит к снижению жизнеспособности клеток и роста проростков озимой пшеницы

2 Ионы Са2+ и пальмитиновая кислота вызывают стимуляцию дыхания и набухания митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы и проростков, подвергнутых кратковременному и длительному низкотемпературным воздействиям

3 Способность циклоспорина А ингибировать скорость нефосфорили-рующего дыхания и набухание митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы исчезает после низкотемпературного воздействия и появляется после следующего за низкотемпературным окислительного стресса что позволяет предположить изменение свойств митохондриальной поры в условиях стресса

4 В набухании митохондрий озимой пшеницы как в нормальных, так и стрессовых условиях принимает участие АДФ/АТФ-антипоргер Кратковременное холодовое воздействие приводит к участию в набухании митохондрий разобщающего белка PUMP

5 В митохондриях озимой пшеницы озимой ржи и кукурузы существует регулируемая Са'*-зависимая и циклоспорин A-чувствительная пора У озимой пшеницы высокопроницаемая митохондриальная пора является и пальмитат-зависимой

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1 Grabelnych О 1, Pobezhimova Т Р , Kolesnichenko А V , Summa О N , Vomikov V К , Pavlovskaya N S Pore permeability in the mitochondria of winter wheat ¡i Annual Wheat Newsletters -2004 - V 50 -P 125-128

2 Grabelnych О , Pobezhimova T , Kolesnichenko A , Sumina О , Voinikov V Pavlovskaya N The influence of Ca 2+ ions and cyclosporin A on cereal mitochondria // ELSO 2004 Meeting, Poster Abstract N 276 http // www elso org/mdex php°id=abstrhst2004&lid= 121

3 Грабельных О И , Колесниченко А В , Побежимова Т П , Павловская Н С , Сумина О Н , Войников В К Изучение влияния циклоспорина А и ионов Ca на функционирование растительных митохондрий // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия Биология - 2004 -№2(5) - С 33-38

4 Павловская Н С Изучение возможности существования неспецифической митохондриальной поры у растений // XLIU МНСК «Студент и научно-технический прогресс» НГУ 2005 - С 108-109

5 Grabeinych О I, Pobezhimova T P Kolesnichenko A V , Sumina О N , Pavlovskaya N S , Pivovarova N Yu , Voinikov V К The study of mitochondrial systems, those regulates the coupling degree of oxidative phosphorylation, in winter wheat >'•' Poster abstracts of International Conference in Plant Mitochondrial Biology, Obernai, France, 2005 - P 37

6 Pavlovskaya N , Grabeinych О I, Pobezhimova T , Kolesnichenko A , Vomikov V Cyclosporin A-sensitive swelling of winter wheat mitochondria in the presence of Ca2r ions and fatty acids // Abstract Book 14th European Bioenerget-ics Conference, Moscow, Russian Federation, 22 July-27 July, 2006 - V 14 -P 507-508

7 Pavlovskaya N S , Grabeinych О I, Pobezhimova T P , Kolesnichenko A V Koroleva N A , Voinikov V К The influence of cyclosponne A, Ca2~ ions and fatty acids on the mitochondrial swelling of cold-hardening winter wheat shoots V Annual Wheat Newsletters - 2006 - V 52 - P 114-116

8 Grabeinych О 1, Pobezhimova T P , Pivovarova N Yu , Pavlovskaya N S , Koroleva N A Kolesnichenko A V , Vomikov V К The influence of oxidative stress on winter wheat mitochondria function and alternative oxidase contribution // Annual Wheat Newsletters - 2006 - V 52 - P 117-119

9 Павловская H С , Грабельных О И , Побежимова Т П , Савинова О Н . Королева Н А Чувствительность набухания митохондрий озимой пшеницы к циклоспорину А, ионам кальция и пальмитиновой кислоте при холо-довом воздействии // Структура и экспрессия митохондриапьного генома растений Материалы Всероссийской научной конференции, 3-7 сентября 2006 г Иркутск Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН Иркутск РИО НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2006 - С 74-78

10 Giabelnych OI, Pobezhimova TP, Pivovarova N Yu, Pavlovskaya N S , Kolesnichenko A V , Vomikov V К The increase ot cyanide-resistant alternative oxidase activity induced by oxidative stress conditions in winter wheat mitochondria /' Abstracts of the Second International symposium «Signalling systems of plant cells role m adaptation and immunity», Kazan, June 27-30, 2006 - P 168169

11 Павловская H С Роль ионов кальция как сигналов в изменении проницаемости митохондриальных мембран растений // Тезисы докладов Второго международного симпозиума «Сигнальные системы клеток растений Роль в адаптации и иммунитете», Казань, 27-30 июня 2006 i - С 199-200

12 Павловская НС, Савинова ОВ, Грабельных О И, Побежимова Т П , Королева Н А , Войников В К Участие ионов кальция и свободных жирных кислот в изменении проницаемости митохондриальных мембран озимой пшеницы при низкотемпературном и окислительном стрессах // Современная физиология растений от молекул до экосистем Материалы докладов Междунар конф (в трех частях) 4 2 (Сыктывкар 18-24 июня 2007 г) Сыктывкар, 2007 -С 311-313

13 Pavlovskaya N S , Savinova О V , Grabelnych О I, Pobezhimova T P , Koroleva N A , Voinikov V К Mitochondrial respiration and swelling in the presence of cyclosponne A Ca"1 ions, and palmitic acid of cold-stressed and cold-hardened winter wheat shoots after subsequent oxidative stress // Annual Wheat Newsletters - 2007 - V 53 - P 75-78

14 Павловская H С , Савинова О В , Грабельных О И , Побежимова Т П , Королева Н А , Войников В К Чувствительность митохондрий к циклоспорину А ионам кальция и пальмитиновой кислоте в проростках озимой пшеницы, подвергнутых окислительному стрессу // Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды Материалы Всероссийской научной конференции, 16-19 сентября 2007 г, Иркутск, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН Иркутск РИО НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2007 - С 183-186

15 Павловская НС Савинова OB, Грабельных ОИ, Побежимова ТП, Королева НА Войников В К Циклоспорин А-чувствительная мито-хондриальная пора озимой пшеницы при низкотемпературном и окислительном стрессах//Доклады АН -2007 -Т417, №2

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Павловская, Наталья Сергеевна

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. Влияние абиотических стрессов на клеточный метаболизм растений.

2.1.1. Реакция растений на низкотемпературный стресс, синтез стрессовых белков

2.1.2. Низкотемпературный стресс и его воздействие на растения.

2.1.3. Зависимость процесса дыхания от низкотемпературных стрессовых условий, изменения в сопряжении процессов окисления и фосфорилирования.

2.1.4. Окислительный стресс и его последствия для растительной клетки.

2.2. Митохондрии как звено в ответе растительной клетки на стресс.

2.2.1. Структура митохондрий и функционирование электронтранспортной цепи.

2.2.2. Генерация активных форм кислорода при функционировании электронтранспортной цепи и антиоксидантная система защиты клетки.

2.2.3. Митохондриальные белки, участвующие в ответе растительной клетки на стрессовое воздействие.

2.2.4. Участие митохондрий в программируемой клеточной смерти.

2.3. Проницаемость митохондриальных мембран растений.

2.3.1. Понятие о митохондриальной проницаемости.

2.3.2. Структура высокопроницаемых митохондриальных пор.

2.3.3. Роль ионов кальция в изменении проницаемости митохондрий.

2.3.4. Роль цитохрома с в неспецифической мембранной проницаемости и причины его выхода из митохондрий.

2.3.5. Функционирование митохондриальной поры в стрессовых условиях.

2.4. Выводы из обзора литературы, постановка цели и задач исследования

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

3.1. Растительный материал.

3.2. Моделирование стрессовых условий.

3.3. Определение жизнеспособности клеток проростков.

3.4. Определение изменений ростовой реакции проростков и их выживаемости.

3.5. Выделение митохондрий.

3.6. Очистка митохондрий.

3.7. Определение активности цитохром с оксидазы.

3.8. Определение окислительной и фосфорилирующей активности митохондрий.

3.9. Измерение набухания митохондрий.

3.10. Экстракция белков.

3.10.1. Выделение суммарного белка.

3.10.2. Выделение цитоплазматических белков.

3.10.3. Выделение митохондриальных белков.

3.11. Электрофоретические методы.

3.11.1. Электрофорез в ПААГе с ДДС-Na.

3.11.2. Окраска и обесцвечивание гелей.

3.12. Вестерн-блоттинг.

3.13. Определение молекулярных масс полипептидов.

3.14. Статистическая обработка данных.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1. Чувствительность дыхания митохондрий разных злаков к индуктору и ингибитору высокопроницаемой митохондриальной поры.

4.1.1. Влияние ЭДТА, как компонента сред, используемых для выделения митохондрий, на энергетическую активность митохондрий.

4.1.2. Влияние ионов Са2+ на дыхательные параметры митохондрий разных видов злаков

4.1.3. Влияние циклоспорина А на функционирование митохондрий разных видов растений.

4.2. Влияние низкотемпературного и окислительного стрессов на жизнеспособность клеток, рост и выживание проростков озимой пшеницы

4.3. Дыхание митохондрий озимой пшеницы при низкотемпературном и окислительном стрессах.

4.3.1. Дыхание митохондрий в присутствии индукторов и ингибиторов различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран.

4.3.2. Изменение дыхания митохондрий под действием стрессовых факторов.

4.3.3. Изменение чувствительности дыхания митохондрий к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран под действием стрессовых факторов.

4.4.1. Влияние сред различного состава на набухание митохондрий.

4.4.2. Набухание митохондрий в присутствии индукторов и ингибиторов различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран.

4.4.3. Изменение набухания митохондрий под действием стрессовых факторов.

4.4.4. Изменение чувствительности набухания митохондрий к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран под действием стрессовых факторов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса"

В последнее время изменение проницаемости митохондриальных мембран привлекает большое внимание в связи с тем, что разобщение окислительного фосфорилирования и набухание матрикса митохондрий являются событиями, предшествующими открытию в митохондриях высокопроницаемой поры ("Permeability transition роге"), высвобождению цитохрома с и инициации программированной клеточной смерти (Zoratti, Szabo, 1995; Bernardi, 1996; Crompton, 1999; Huang et al., 2001; Curtis, Wolpert, 2002; Bernardi et al., 2006; Tsujimoto, Shimizu, 2007). Ведущую роль в изменении проницаемости играют ионы Са2+, повышение содержания которых в цитозоле в стрессовых условиях приводит к тому, что они начинают поступать в митохондрии, а увеличение их содержания в митохондриальном матриксе в момент стресса может достигать такой концентрации, которая приводит к способности этих ионов связываться со свободными жирными кислотами с образованием комплекса жирной кислоты и ионов Са2+, что в свою очередь и индуцирует набухание органелл, открытие поры и индукцию программированной клеточной смерти. Способность жирных кислот вызывать открытие циклоспорин А-чувствительной поры объясняется как их протонофорным действием, так и непосредственным взаимодействием с АДФ/АТФ-антипортером. Механизм индукции митохондриальной поры у растений мало изучен. Существование классической циклоспорин А-чувствительной поры в растительных митохондриях до сих пор обсуждается, а данные о влиянии стрессовых факторов на процессы, происходящие при открытии высокопроницаемых пор у растений и приводящие к клеточной гибели, фрагментарны (Koukalova et al., 1997; Balk et al., 1999; Tiwari et al., 2002; Virolainen et al., 2002).

Установлено, что окислительный стресс, вызванный обработкой Н2О2, является причиной выхода цитохрома с в цитозоль в клетках арабидопсиса (Tiwari et al., 2002). ПКС, индуцированная тепловым шоком, в растениях огурца (Balk et al., 1999) и аноксия озимой пшеницы (Virolainen et al., 2002) также приводят к высвобождению цитохрома с из митохондрий этих растений. Показано, что холодовой стресс служит стимулом для активации ПКС в культуре клеток табака BY-2, который приводит к специфической фрагментации хроматина, сопряженной с апоптическими изменениями ядра и цитоплазмы (Koukalova et al., 1997). В то же время отсутствуют данные о влиянии холодового воздействия на изменение проницаемости митохондрий растений.

Целью настоящей работы явилось изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса.

В задачи исследования входило:

3) изучить чувствительность дыхания митохондрий озимой пшеницы, изолированных из проростков, подвергнутых стрессовым воздействиям, к индукторам и ингибиторам различных механизмов, изменяющих проницаемость митохондриальных мембран;

Работа была выполнена в лаборатории физиологической генетики Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН. Автор выражает большую признательность и благодарность своему научному руководителю д.б.н., гл.н.с. Побежимовой Тамаре Павловне за постоянное внимание к данной работе, а также к.б.н., с.н.с. Грабельных Ольге Ивановне и ведущему технологу Королевой Нине Анатольевне за всестороннюю помощь и поддержку. Кроме того, автор благодарит весь коллектив лаборатории физиологической генетики за дружеское участие и поддержку.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Павловская, Наталья Сергеевна

6. ВЫВОДЫ

1. Кратковременное холодовое воздействие (-4°С, 1 ч), окислительный стресс (0.5 мМ Н2О2, 4 ч) и окислительный стресс, следующий за кратковременным Холодовым воздействием, не снижают жизнеспособность клеток и рост проростков озимой пшеницы. Холодовое закаливание (4°С, 7 сут) с последующим окислительным стрессом приводит к снижению жизнеспособности клеток и роста проростков озимой пшеницы.

2. Ионы Са и пальмитиновая кислота вызывают стимуляцию дыхания и набухания митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы и проростков, подвергнутых кратковременному и длительному низкотемпературным воздействиям.

3. Способность циклоспорина А ингибировать скорость нефосфорилирующего дыхания и набухание митохондрий из контрольных проростков озимой пшеницы исчезает после низкотемпературного воздействия и появляется после следующего за низкотемпературным окислительного стресса, что позволяет предположить изменение свойств митохондриальной поры в условиях стресса.

4. В набухании митохондрий озимой пшеницы как в нормальных, так и стрессовых условиях принимает участие АДФ/АТФ-антипортер. Кратковременное холодовое воздействие приводит к участию в набухании митохондрий разобщающего белка PUMP.

5. В митохондриях озимой пшеницы, озимой ржи и кукурузы существует регулируемая Са2+-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора. У озимой пшеницы высокопроницаемая митохондриальная пора является и пальмитат-зависимой.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема механизмов регуляции высокопроницаемой митохондриальной поры находится в центре научного внимания. Это связано в первую очередь с центральной ролью, играемой митохондриями в процессе индукции программированной клеточной смерти. В настоящее время имеются скорее разрозненные и в чем-то противоречивые данные о наличии и функционировании высокопроницаемых пор у животных. Существование классической циклоспорин А-чувствительной поры в растительных митохондриях до сих пор обсуждается, а данные о влиянии стрессовых факторов на процессы, происходящие при открытии высокопроницаемых пор у растений малочисленны.

В ходе изучения влияния низкотемпературного и окислительного стрессов на жизнеспособность клеток, рост и выживание проростков озимой пшеницы было показано, что их действие на проростки сопровождалось изменениями как жизнеспособности клеток проростков, так и роста. Так, кратковременное холодовое воздействие (-4°С, 1 ч), окислительный стресс (0.5 мМ Н2О2, 4 ч) и окислительный стресс, следующий за кратковременным Холодовым воздействием, не снижали жизнеспособность клеток и рост проростков озимой пшеницы. Длительное холодовое воздействие (4°С, 7 сут) с последующим окислительным стрессом приводило к снижению жизнеспособности клеток и роста проростков озимой пшеницы. Выживаемость проростков озимой пшеницы после всех изученных видов стрессового воздействия была 100%. Таким образом, применяемые в работе стрессы имели мягкий повреждающий характер и были не губительны для растения.

Л I

Изучение индукторов (ионов Са и жирных кислот) и ингибитора митохондриальной поры - циклоспорина А, эффект которого выступает диагностическим признаком классической высокопроницаемой поры, выявило циклоспорин А-чувствительную, Са2+- и пальмитат-зависимую стимуляцию скорости нефосфорилирующего дыхания митохондрий озимой пшеницы. Эти данные согласуются с результатами, полученными при изучении влияния циклоспорина А, ионов Са и пальмитиновой кислоты на набухание митохондрий озимой пшеницы, которые также имели циклоспорин А-чувствительный, Са2+- и пальмитат-зависимый характер. В связи с этим, можно сделать вывод, что в митохондриях озимой пшеницы I существует Са /пальмитат-зависимая и циклоспорин А-чувствительная пора. Однако способность циклоспорина А ингибировать процессы дыхания и набухания митохондрий исчезала после низкотемпературного воздействия на проростки и появлялась после следующего за низкотемпературным окислительного стресса, что позволяет заключить, что в условиях стресса происходят изменения свойств митохондриальной поры.

Известно, что одним из структурных компонентов митохондриальной поры является АДФ/АТФ-антипортер (Crompton, 1999; Bernardi et al., 2006; Tsujimoto, Shimizu, 2007). В наших исследованиях участие АДФ/АТФ-антипортера было показано в набухании как в митохондриях контрольных проростков, так и после изученных стрессовых воздействий. В набухании митохондрий из проростков озимой пшеницы, подвергнутых кратковременному холодовому воздействию, наряду с АДФ/АТФ-антипортером принимает участие разобщающий белок PUMP.

Изучение высокопроницаемой поры у разных видов растений, отличающихся по степени холодостойкости (озимая рожь, озимая пшеница и кукуруза), позволило установить, что в митохондриях всех изученных растений существует регулируемая Са2+-зависимая и циклоспорин А L чувствительная пора. Однако действие ионов Са и циклоспорина А на дыхание митохондрий проростков озимой пшеницы, по сравнению с митохондриями проростков озимой ржи, было более выражено.

Следует заметить, что в отличие от обнаруженной чувствительности набухания митохондрий из побегов проростков озимой пшеницы к циклоспорину А Е. Virolainen с соавт. в 2002 г. на митохондриях из корней проростков озимой пшеницы показали нечувствительность набухания к данному ингибитору. Можно предполагать, что механизмы индукции и регуляции открытия высокопроницаемой поры в митохондриях зависят даже от функциональной роли того или иного органа растения. Полученные нами данные согласуются с предположением других авторов о нескольких функциональных состояниях высокопроницаемой поры как в митохондриях животных, так и растений (Fortes et al., 2001; Arpagaus et al., 2002; Curtis, Wolpert, 2002; He, Lemasters, 2002; Tiwari et al., 2002; Virolainen et al., 2002) и указывают на то, что индукция и регуляция митохондриальной поры может происходить посредством нескольких механизмов.

Обнаружение в митохондриях злаков Са -зависимой и циклоспорин А-чувствительной поры и изменение ее свойств при холодовом и окислительном воздействиях значительно расширяет и дополняет имеющиеся знания о процессах, предшествующих инициации программы клеточной смерти в растительной клетке, и открывает перспективы для дальнейших исследований в области изучения программированной клеточной смерти растений.

145

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Павловская, Наталья Сергеевна, Иркутск

1. Александрушкина, Н.И. Апоптоз у проростков пшеницы при нормальном световом дне / Н.И. Александрушкина, В.А. Замятина, Л.Е. Бакеева и др. // Биохимия. 2004. - Т.69, вып. 3. - С.356-366.

2. Андреева, И.Н. Методы выделения физиологически активных митохондрий из растительных тканей // Клетка и кл. структуры / И.Н. Андреева / отв. ред. Ю.Г. Молотковский. М.: Наука, 1968. - С.16-24.

3. Асахина, Е. Процессы замерзания и повреждения растительных клеток // Холодостойкость растений / Е. Асахина / отв. ред. Г.А. Самыгин. -М.: Колос, 1983.-С.23-36.

4. Баймиев, А.Х. Экспрессия гена аланин-богатого белка капусты при различных условиях холодовой акклимации / А.Х. Баймиев, Ф.Р. Гималов, А.В. Чемерис // Физиол. растений. 1999. - Т.46, №4. - С.605-609.

5. Барышева, Т.С. Влияние циклогексимида на синтез полисахаридов клеточной стенки и активность гликозидаз корней пшеницы при закаливании к морозу / Т.С. Барышева, О.А. Заботина, А.И. Заботин // Физиол. растений. 1999. - Т.46, №4. - С.633-638.

6. Белослудцев, К.Н. Возможный механизм образования и регуляции пальмитат-индуцированной циклоспорин А-нечувствительной митохондриальной поры / К.Н. Белослудцев, Н.В. Белослудцева, Г.Д. Миронова//Биохимия. 2005. - Т.70, вып. 7. - С.987-994.

7. Борисенко, Л.Р. Независимое от биосинтеза белка изменение активности инвертазы в узлах кущения озимой пшеницы в условиях гипотермии / Л.Р. Борисенко, Ю.Е. Колупаев, Н.И. Рябчун и др. // Физиол. и биох. культ, растений. 1991. - Т.23, №1. - С.5 8-64.

8. Владимиров, Ю.А. Нарушение барьерных свойств внутренней и наружной мембран митохондрий, некроз и апоптоз / Ю.А. Владимиров // Биол. мембраны. 2002. - Т. 19, №5. - С.356-377.

9. Вовчук, С.В. Активность пептидгидролаз в проростках озимой пшеницы при действии низких температур / С.В. Вовчук, В.Н. Мусич, О.А. Макаренко // Физиол. и биох. культ, растений. 1991. - Т.23, №4. - С.355-359.

10. Вовчук, С.В. Протеиназная активность и компонентный состав межклеточной жидкости проростков озимой пшеницы при действии низких температур / С.В. Вовчук, О.А. Макаренко, В.Н. Мусич // Физиол. и биох. культ, растений. 1994. - Т.26, №2. - С. 180-185.

11. Войников, В.К. К вопросу о выделении интактных растительных митохондрий / В.К. Войников // Изв. Сиб. отд-ния АН СССР. Сер. биол. наук. 1980. -Т.10, вып.2.-С.121-125.

12. Войников, В.К. Действие холода на количество свободных жирных кислот и активность митохондрий у озимой ржи / В.К. Войников, Г.Б. Лузова, В.П. Лемзяков // Физиол. растений. 1981. - Т.28, вып.1. - С.18-26.

13. Войников, В.К. Влияние холодового шока на количество свободных жирных кислот, энергетическую активность митохондрий и температуру в проростках озимых злаков / В.К. Войников, Г.Б. Лузова, A.M. Корзун // Доклады АН СССР. 1983. - Т.270, №3. - С.761-764.

14. Войников, В.К. Температура тканей побегов озимой пшеницы при холодовом шоке / В.К. Войников, A.M. Корзун // Изв. Сиб. отд-ния АН СССР. Сер. биол. наук. 1984. - Вып.2. - С.121-125.

15. Войников, В.К. Синтез белков в растениях при действии низкой температуры / В.К. Войников, Г.Г. Иванова, М.В. Корытов // Физиол. и биох. культ, растений. 1986. - Т. 18, №3. -С.211-222.

16. Войников, В.К. Температурный стресс и митохондрии растений /

17. B.К. Войников. Новосибирск: Наука, 1987. - 135 с.

18. Войников, В.К. Синтез стрессовых белков в проростках озимой пшеницы при закаливании к холоду / В.К. Войников, М.В. Корытов // Физиол. растений. 1991. -Т.38, вып.5. - С.960-969.

19. Войников, В.К. Влияние условий гипотермии на синтез стрессовых белков в проростках озимой пшеницы / В.К. Войников, М.В. Корытов // Физиол. растений. 1993. - Т.40, №4. - С.589-595.

20. Войников, В.К. Роль стрессовых белков в клетках при гипертермии / В.К. Войников, Г.Б. Боровский // Успехи совр. биол. 1994. -Т.114, вып.1.-С.85-95.

21. Войников, В.К. Белок холодового шока 310 кДа разобщает окислительное фосфорилирование в растительных митохондриях / В.К. Войников, О.И. Грабельных, А.В. Колесниченко и др. // Физиол. растений. -2001. -Т.48, №1. -С.106-112.

22. Гаузе, Г.Г. Митохондриальная ДНК / Г.Г. Гаузе. М.: Наука, 1977.-286 с.

23. Гималов, Ф.Р. Специфичность синтеза белков холодового шока в проростках отдельных представителей трибы Triticeae семейства злаковых / Ф.Р. Гималов, А.В. Чемерис, В.А Вахитов // Физиол. растений. 1996. - Т.43, №2. - С.262-266.

24. Грабельных, О.И. Изучение влияния циклоспорина А и ионов1. Л I

25. Са на функционирование растительных митохондрий / О.И. Грабельных, Н.С. Павловская, Т.П. Побежимова и др. // Вестник Харьковского национального аграрного университета, Серия Биология. 2004. - №2 (5). -С.33-38.

26. Грабельных, О.И. Механизмы и функционирование нефосфорилирующего транспорта электронов в дыхательной цепи митохондрий растений / О.И. Грабельных, А.В. Колесниченко, Т.П. Побежимова и др. // Физиол. растений. 2006. - Т.56, №3. - С.468-480.л .

27. Даргель, Р. Влияние разобщителей на Са -стимулируемое дыхание митохондрий / Митохондрии. Регуляция процессов окисления и сопряжения / Р. Даргель, Ю.Н. Лейкин. М.: Наука, 1974. - С.76-83.

28. Даргель, Р. Влияние Са на сопряжение митохондрий крыс / Митохондрии. Транспорт электронов и преобразование энергии / Р. Даргель. -М.: Наука, 1976.-С.47-52.

29. Дедов, В.Н. Индукция неселективной проницаемости внутренней мембраны в деэнергизованных митохондриях / В.Н. Дедов, О.В. Демин, В.Я. Черняк и др. // Биохимия. 1999. - Т.64. - С.965-973.

30. Дорофеев, Н.В. Озимая пшеница в Иркутской области / Н.В. Дорофеев, А.А. Пешкова, В.К. Войников / отв. ред. О.П. Родченко. Иркутск: Арт - Пресс, 2004. -175 с.

31. Евтодиенко, Ю.В. Регуляция ионами кальция окислительного фосфорилирования во внутренней мембране митохондрий печени крысы / Ю.В. Евтодиенко, Т.С. Азарашвили, В.В. Теплова // Биохимия. 2000. - Т.65, вып.9. - С.1210-1214.

32. Еникеев, А.Г. Об использовании 2,3,5-трифенилтетразолий хлорида для оценки жизнеспособности культур растительных клеток / А.Г. Еникеев, Е.Ф. Высоцкая, JI.A. Леонова и др. // Физиол. растений. 1995. -Т.42, №3. - С.423-426.

33. Замятина, В.А. Апоптоз в первом листе у этиолированных проростков пшеницы: влияние антиоксиданта ионола (ВНТ) и перекисей / В.А. Замятина, Л.Е. Бакеева, Н.И. Александрушкина и др. // Биохимия. -2002. Т.67, вып 2. - С.253-264.

34. Зауралов, О.А. Последействие пониженных температур на дыхание теплолюбивых растений / О.А. Зауралов, А.С. Лукаткин // Физиол. растений. 1997. - Т. 44, №5. - С.736-741.

35. Зенков, Н.К. Внутриклеточный окислительный стресс и апоптоз / Н.К Зенков., Е.Б. Меньшикова, Н.Н. Вольский и др. // Успехи совр. биол. -1999. Т.119, №5. - С.440-450.

36. Зыкова, В.В. Участие активных форм кислорода в реакции митохондрий растений на низкотемпературный стресс /В.В. Зыкова, А.В. Колесниченко, В.К. Войников // Физиол. растений. 2002. - Т.49, №2. - С.1-9.

37. Иванов, В.Б. Клеточные основы роста растений / В.Б. Иванов. -М.: Наука, 1974.-223 с.

38. Ильянчук, Е.М. Влияние низкой температуры на содержание абсцизовой и индолилуксусной кислот в растениях озимой и яровой пшеницы на ранних фазах развития / Е.М. Ильянчук, Д.А. Лихолат // Физиол. и биох. культ, растений. 1989. - Т.21, №3. - С.286-293.

39. Казначеев, К.С. Механизмы развития цитокининдуцированного апоптоза / К.С. Казначеев // Гематология и трансфузиология. 1999. - Т.44, №1.-С.40-43.

40. Касперска-Палач, А. Механизм закаливания травянистых растений / А. Касперска-Палач // Холодостойкость растений / отв. ред. Г.А. Самыгин. М.: Колос, 1983. - С. 112-123.

41. Кислюк, И.М. Стимуляция дыхания листьев пшеницы и пролиферация митохондрий в их клетках под влиянием охлаждения / И.М. Кислюк, Е.А. Мирославов, Т.В. Палеева // Физиол. растений. 1995. - Т.42, №4. - С.603-606.

42. Климов, С.В. Адаптация фотосинтеза озимой пшеницы к низким положительным и отрицательным температурам в связи с перезимовкой / С.В. Климов // Физиол. и биох. культ, растений. 1989. - Т.21, №3. - С.261-267.

43. Климов, С.В. Сопряженные изменения морозостойкости, фотосинтеза и дыхания, ультраструктуры клеток и хлоропластов у озимой пшеницы и ржи при холодовом закаливании / С.В. Климов, Н.В. Астахова, Т.И. Трунова // Доклады АН. 1994. - Т.337, №2. - С.276-279.

44. Климов, С.В. Повышенное отношение фотосинтез/дыхание при низких температурах важное условие холодового закаливания озимой пшеницы / С.В. Климов // Физиол. растений. - 1998. - Т.45, №3. - С.419-424.

45. Колесниченко, А.В. Содержание стрессового белка 310 кДа в проростках озимой пшеницы при гипотермии и водном стрессе / А.В. Колесниченко, В.К. Войников, Г.Б. Боровский и др. // Физиол. и биох. культ, растений. -1999. -Т.31. С.145-149.

46. Колесниченко, А.В. Характеристика белков низкотемпературного стресса растений / А.В. Колесниченко, Т.П. Побежимова, В.К. Войников // Физиол. растений. 2000. - Т.47, №4. - С.624-630.

47. Колупаев, Ю.Е. О возможных механизмах изменения активности инвертазы колеоптилей пшеницы при холодовом закаливании / Ю.Е. Колупаев, J1.A. Сысоев, Т.А. Манойло и др. // Физиол. и биох. культ, растений. 1989. - Т.20, №6. - С.560-566.

48. Комарова, Э.Н. Изменение лектиновой активности клеточных стенок этиолированных проростков озимой пшеницы в процессе закаливания к морозу / Э.Н. Комарова, Э.И. Выскребенцева, Т.И. Трунова // Доклады АН. 1993. - Т.329, №5. - С.680-681.

49. Кондрашова, М.Н. Метаболические состояния митохондрий и основные метаболические состояния живой ткани / М.Н. Кондрашова / В кн.: Свойства и функции макромолекул и макромолекулярных систем. М.: Наука, 1969.-С.135-143.

50. Коровин, А.И. Растения и экстремальные температуры / А.И. Коровин. JL: Гидрометеоиздат, 1984. - 272 с.

51. Кравец, B.C. Развитие представлений об адаптации растений к низким температурам / B.C. Кравец // Физиол. и биох. культ, растений. -1996. Т.28, вып.З. - С.168-182.

52. Критенко, С.П. Влияние абсцизовой кислоты и цитокинина на биосинтез белка при холодовой и тепловой адаптации растений / С.П. Критенко, А.Ф. Титов // Физиол. и биох. культ, растений. 1990. - Т.37, вып.1. - С.126-132.

53. Кузнецов, В.В. Элементы неспецифичности реакции генома растений при холодовом и тепловом стрессе / В.В. Кузнецов, Д. Кимпел, Д. Гокджиян и др. // Физиол. растений. 1987. - Т.34, вып.5. - С.859-868.

54. Кузнецов, В.В. Физиология растений / В.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева. М.: Высшая школа, 2005. - 736 с.

55. Курец, В.К. Действие и последействие температуры на дыхание интактных растений / В.К. Курец, С.Н. Дроздов, Э.Г. Попов и др. // Физиол. растений. 2003. - Т.50, №3. - С.349-353.

56. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. М.: Высшая школа, 1973.343 с.

57. Левит, Дж. Повреждения и выживание после замораживания и связь с другими повреждающими воздействиями / Дж. Левитт // Холодостойкость растений / отв. ред. Г.А. Самыгин. М.: Колос, 1983. -С. 10-22.

58. Ленинджер, А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функции клетки / А. Ленинджер. М.: Мир, 1974. - 957 с.

59. Лютова, М.И. Изменение термостабильности и кинетических свойств ферментов при адаптации растений к температуре / М.И. Лютова // Физиол. растений. 1995. - Т.42, №6. - С.929-941.

60. Мануильский, В.Д. Принципы стабилизации растительных мембран при формировании состояния криорезистентности / В.Д. Мануильский // Физиол. и биох. культ, растений. 1990. - Т.22, №4. - С.315-326.

61. Маянский, Д.Н. Лекции по клинической патологии / Д.Н. Маянский, Н.Г. Урсов. Новосибирск, 1997. - 325 с.

62. Медведев, С.С. Физиология растений / С.С. Медведев. С.-П.: Издательство С.-Петербургского Университета, 2004. - 335 с.

63. Меденцев, А.Г. Регуляция и физиологическая роль цианидрезистентной оксидазы у грибов и растений / А.Г. Меденцев, А.Ю.

64. Меныцикова, Е.Е. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных процессов / Е.Е. Меныцикова, Н.А. Зенков // Успехи совр. биол. 1993. -Т.113, №4. - С.442-455.

65. Мерзляк, М.Н. Активированный кислород и жизнедеятельность растений / М.Н. Мерзляк // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. -№9. - С.20-26.

66. Николе, Д. Биоэнергетика. Введение в хемиосмотическую теорию / Д. Николе; пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 190 с.

67. Новицкая, Г.В. Липидный состав листьев и узлов кущения озимой ржи при закаливании к морозу / Г.В. Новицкая, О.А. Зверкова, Соколова // Физиол. растений. 1986. - Т.ЗЗ, вып.5. - С.997-1004.

68. Новицкая, Г.В. Изменение ненасыщенности жирных кислот липидов растений озимой и яровой пшеницы в процессе закаливания / Г.В. Новицкая, Е.Б. Сальникова, Т.А. Суворова // Физиол. и биох. культ, растений. 1990. - Т.22, №3. - С.257-263.

69. Новицкая, Г.В. Роль липидной компоненты мембран в устойчивости растений огурца к низкой температуре / Г.В. Новицкая, Н.В. Астахова, Т.А. Суворова // Физиол. растений. 1999. - Т.46, №4. - С.618-625.

70. Озернюк, Н.Д. Механизмы адаптаций / Н.Д. Озернюк. М.: Наука, 1992.-272 с.

71. Олайен, К.Р. Анализ стрессов, вызываемых замерзанием и реакция на них растений / К.Р. Олайен // Холодостойкость растений / отв. ред. Г.А. Самыгин. М.: Колос, 1983. - С.37-45.

72. Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН. 2006. -С.74-78.

73. Павловская, Н.С. Циклоспорин А-чувствительная митохондриальная пора озимой пшеницы при низкотемпературном и окислительном стрессах / Н.С. Павловская, О.В. Савинова, О.И. Грабельных и др. // Доклады АН. 20076. - Т.417, №2.

74. Побежимова, Т.П. Методы изучения митохондрий растений. Полярография и электрофорез / Т.П. Побежимова, А.В. Колесниченко, О.И. Грабельных. Москва, 2004. - С.6-15.

75. Полевой, В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. М.: Высшая школа, 1989.-464 с.

76. Постникова, Г.Б. Изучение конформационных свойств гемсодержащих белков методом спиновых меток / Г.Б. Постникова // Биохимия. 1996. -Т.61. - С.947-967.

77. Рахимов, М.М. Липолитические ферменты / М.М. Рахимов, Н.Р. Джамбаева // Успехи совр. биол. 1977. - Т.84, №3. - С.323-337.

78. Рэкер, Э. Биоэнергетические механизмы: новые взгляды / Э. Рэкер. М.: Мир, 1979. - 216 с.

79. Савич, И.М. Изопероксидазы проростков сорго при холодовом стрессе / И.М. Савич // Физиол. и биох. культ, растений. 1989. - Т.20, №6. -С.566-572.

80. Самуилов, В.Д. Программируемая клеточная смерть у растений /

81. B.Д. Самуилов // Соросовский Образовательный журнал. 2001. - №10.1. C.12-17.

82. Семихатова, О.А. Энергетика дыхания растений в норме и при экологическом стрессе / О.А. Семихатова // 48-е Тимирязевские чтения. JL: Наука, 1990. - 72 с.

83. Семихатова, О.А. Дыхание поддержания и адаптация растений / О.А. Семихатова//Физиол. растений. 1995. -Т.42, №2. -С.312-319.

84. Скулачев, В.П. Трансформация энергии в биомембранах / В.П. Скулачев. М.: Наука, 1972. - 203 с.

85. Скулачев, В.П. Энергетика биологических мембран / В.П. Скулачев. М.: Наука, 1989. - 564 с.

86. Скулачев, В.П. Снижение внутриклеточной концентрации 02 как особая функция дыхательных систем клетки / В.П. Скулачев // Биохимия. -1994. Т.59. - С.1910-1912.

87. Скулачев, В.П. В своем межмембранном пространстве митохондрия таит "белок самоубийства", который, выйдя в цитозоль, вызывает апоптоз / В.П. Скулачев // Биохимия. 1996. - Т.61, вып. 11. -С.2060-2063.

88. Скулачев, В.П. Явления запрограммированной смерти. Митохондрии, клетки и органы: роль активных форм кислорода / В.П. Скулачев // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. - Т.7, №6. - С.4-10.

89. Сопина, Н.Ф. АБК как фактор закаливания суспензионной культуры пшеницы к морозу / Н.Ф. Сопина, Г.С. Карасев, Т.Н. Трунова // Физиол. растений. 1994. - Т.41, №4. - С.546-551.

90. Стрессовый белок БХШ 310: характеристика и функции в растительной клетке / А.В. Колесниченко, В.К. Войников, О.И. Грабельных и др. Иркутск: Издательство Института географии СО РАН, 2004. - 225 с.

91. Сысоев, JI.A. Температурные характеристики растворимой инвертазы озимой пшеницы в процессе холодового закаливания / Л.А. Сысоев, Ю.Е. Колупаев, Т.А. Манойло // Физиол. и биох. культ, растений. -1989. -Т.21, №2.-С.178-182.

92. Трушанов, А. А. Изготовление в лабораторных условиях закрытого полярографического электрода Кларка // Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом / А.А. Трушанов / отв. ред. Г.М. Франк. М.: Наука, 1973. - 221 с.

93. Туманов, И.И. Физиология закаливания и морозостойкости растений / И.И. Туманов. М.: Наука, 1979. - 352 с.

94. Утешев, Д.Б. Апоптоз: фармакологические аспекты / Д.Б. Утешев, А.В. Сергеев, Б.С. Утешев // Экспериментальная и клиническая фармакология. 1998. - Т.61, №4. - С.57-65.

95. Физиология растений / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др. / под ред. И.П. Ермаковой. М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 640 с.

96. Хаскин, В.В. Энергетика теплообразования и адаптация к холоду / В.В. Хаскин. Новосибирск: Наука, 1975. - 200 с.

97. Хохлова, Л.П. Сезонные изменения митохондрий у закаленных и незакаленных к холоду растений озимой пшеницы / Л.П. Хохлова, Н.Н. Кучеренкова, Й.Р. Абдрахимова // Физиол. растений. 1993. - Т.40. - С.607-612.

98. Хочачка, П. Биохимическая адаптация / П. Хочачка, Дж. Сомеро. -М.: Мир, 1988.-567 с.

99. Чанакчи, Ч. Активные формы кислорода и воспалительные процессы в зубах человека / Ч. Чанакчи, Я. Чичек, В. Чанакчи // Биохимия. -2005. -Т.70, вып.6.-С.751-761.

100. Чен, П. Роль воды в морозостойкости озимых злаков / П. Чен, JI.B. Густа // Холодостойкость растений / отв. ред. Г.А. Самыгин. М.: Колос, 1983.-С.132-140.

101. Чиркова, Т.В. Физиологические основы устойчивости растений / Т.В. Чиркова. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2002. -458 с.

102. Шугаев, А.Г. Некоторые особенности структурной организации и окислительной активности дыхательной цепи митохондрий растений / А.Г. Шугаев // Успехи совр. биологии. 1991. -Т.111, вып.2. - С. 178-189.

103. Шугаев, А.Г. 1999. Альтернативная CN-резистентная оксидаза митохондрий растений: структурная организация, механизмы регуляции активности, возможная физиологическая роль / А.Г. Шугаев // Физиол. растений. 1999. -Т.46. - С.307-320.

104. Ярилин, А.А. Апоптоз. Природа феномена и его роль в целостном организме / А.А. Ярилин // Пат. физиология. 1998. - №2. - С.38-48.

105. Almeida, A.M. Cyanide-resistant, ATP-synthesis-sustained, and uncoupling protein sustained respiration during postharvest ripening of tomato fruit / A.M. Almeida, W. Jarmuszkiewicz, H. Khomsi et al. // Plant Physiol. 1999. -V.119. -P.1323-1329.

106. Al-Nasser. Salicylate-induced kidney mitochondrial permeability transition is prevented by cyclosporin A / Al-Nasser // Toxicology Lett. 1999. -V.105.-P.1-8.

107. Amor, Y. Anoxia pretreatment protects soybean cells against H2O2-induced cell death: possible involvement of peroxidases and of alternative oxidase / Y. Amor, M. Chevion, A. Levine // FEBS Lett. 2000. - V.477. - P.175-180.

108. Anderson, J.V. Spinach BiP and an HSP 70 are differentially regulated during cold acclimation: Jt. Annu. meet. Amer. Soc. Plant Physiol., Can.

109. Soc. Plant Physiol., Minneapolis, Minn., July 31 Aug. 4, 1993: Sci. program; Abstr. Pap. / J.V. Anderson, Q.-B. Li, D.W. Haskel et al. // Plant Physiol. 1993. -V.102, №1. - Suppl. - P. 149.

110. Andreyev, A.Y. Cytochrome с release from brain mitochondria is independent of the mitochondrial permeability transition / A.Y. Andreyev, B. Fahy, G. Fiskum // FEBS Lett. 1998. - V.439. - P.373-376.

111. Antikainen, M. Immunolocalization of antifreeze proteins in winter rye leaves, crowns, and roots by tissue printing / M. Antikainen, M. Griffith, J. Zhang // Plant Physiol. 1996. - V.l 10, №3. - P.845-857.

112. Antikainen, M. Antifreeze protein accumulation in freezing-tolerant cereals / M. Antikainen, M. Griffith // Physiol. Plant. 1997. - V.99, №3. - P.423-432.

113. Arpagaus, S. Occurrence and characteristics of the mitochondrial permeability transition in plants / S. Arpagaus, A. Rawyler, R. Braendle // J. Biol. Chem. 2002. - V.277, №3. - P. 1780-1787.

114. Asghar, R. Nuclear and cytoplasmic localisation of maize embryo and aleurone dehydrin / R. Asghar, R.D. Fenton, D.A. De Mason // Protoplasma. -1994. V. 177. - P.87-94.

115. Balk, J. Translocation of cytochrome с from the mitochondria to the cytosol occurs during heat-induced programmed cell death in cucumber plants / J. Balk, C.J. Leaver, P.F. McCabe // FEBS Lett. 1999. - V.463. - P.151-154.

116. Battaglia, V. Oxidative stress is responsible for mitochondrial permeability transition induction by salicylate in liver mitochondria / V. Battaglia, M. Salvi, A. Toninello // J. Biol. Chem. 2005. - V.280, №40. - P.33864-33872.

117. Belosludtsev, K.N. Possible mechanism for formation and regulation of the palmitate-induced cyclosporine A-insensitive mitochondrial pore / K.N. Belosludtsev, N.V. Belosludtseva, G.D. Mironova // Biochem. 2005. - V.70, №7.-P.815-821.

118. Belosludtsev, K.N. On the mechanism of palmitic acid-induced1. Л Iapoptosis: the role of a pore induced by palmitic acid and Ca in mitochondria / K. Belosludtsev, N.E. Saris, L.C. Anderson et al. // J. Bioenerg. Biomembr. 2006. -V.38, №2.-P.l 13-120.

119. Ben-Ari, Z. Circulating soluble cytochrome с in liver disease as a marker of apoptosis / Z. Ben-Ari, H. Schmilovotz-Weiss, A. Belinki et al. // J. Int. Med. 2003. - V.254. - P.168-175.

120. Bernardi, P. Recent progress on regulation of the mitochondrial PTP; a cyclosporinsensitive pore in the inner mitochondrial membrane / P. Bernardi, K.M. Broekemeier, D.R. Pfeiffer // J. Bioenerg. Biomembr. 1994. - V.26. -P.509-517.

121. Bernardi, P. The permeability transition pore. Control points of a cyclosporin A-sensitive mitochondrial channel involved in cell death / P. Bernardi // Biochim. Biophys. Acta. 1996. - V.1275. - P.5-9.

122. Bernardi, P. Mitochondria and cell death. Mechanistic aspects and methodological issues / P. Bernardi, L. Scorrano, R. Colonna et al. // Eur. J. Biochem. 1999. - V.264. - P.687-701.

123. Bernardi, P. The mitochondrial permeability transition from in vitro artifact to disease target / P. Bernardi, A. Krauskopf, E. Basso et al. // FEBS Lett. -2006. V.273. - P.2077-2099.

124. Boresky, J. Plant uncoupling mitochondrial protein and alternative oxidase: energy metabolism and stress / J. Boresky, A.E. Vercesi // Biosci. Reports. 2005. - V.25. - P.271-286.

125. Bouillaud, F. Homologues of the uncoupling protein from brown adipose tissue (UCP1): UCP2, UCP3, BMCP1 and UCP4 / F. Bouillaud, E. Coulpan, C. Pecqueur et al. // Biochim. Biophys. Acta. 2001. - V.1504. - P.107-119.

126. Bowler, C. The role of calcium and activated oxygens as signals for controlling cross-tolerance / C. Bowler, R. Fluhr // Trends Plant Sci. 2000. - V.5, №6. - P.241-246.

127. Brandalise, M. Overexpression of Plant Uncoupling Mitichondrial Protein in transgenic tobacco increases tolerance to oxidative stress / M. Brandalise, I.G. Maia, J. Boresky et al. // J. Bioenerg. Biomembr. 2003. - V.35, №3. -P.203-209.

128. Broekemeier, K.M. Cyclosporin A is a potent inhibitor of the inner membrane permeability transition in liver mitochondria / K.M. Broekemeier, M.E. Dempsey, D.R. Pfeiffer // J. Biol. Chem. 1989. - V.264, №14. - P.7826-7830.

129. Brookes, P.S. Calcium, ATP, and ROS: a mitochondrial love-hate triangle / P.S. Brookes, Y. Yoon, J.L. Robotham et al. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2004. - V.287. - P.817-833.

130. Brush, R.A. Characterization and quantification of intrinsic ice nucleators in winter rye (Secale cereale) leaves / R.A. Brush, M. Griffith, A. Mlynarz // Plant Physiol. 1994. - V.104. - P.725-735.

131. Catisti, R. Permeability transition pore closure promoted by quinine / R. Catisti, A.E. Vercesi // J. Bioenerg. Biomembr. 1999. V.31, №2. - P.153-157.

132. Cattivelli, L. Molecular cloning and characterization of cold-regulated genes in barley / L. Cattivelli, D. Bartels // Plant Physiol. 1990. - V.93. - P. 15041510.

133. Chance, B.W. The respiratory chain and oxidative phosphorylation / B.W. Chance, V.R. Williams // Adv. Enzymol. 1956. - V.17. - P.65-132.

134. Chavez, E. The composition of the incubation medium influences the sensitivity of mitochondrial permeability transition to cyclosporin A / E. Chavez, N. Garcia, C. Zazueta et al. // J. Bioenerg. Biomembr. 2003. - V.35, №2. -P.149-156.

135. Considine, M.J. Superoxide stimulates a proton leak in potato mitochondria that is related to the activity of uncoupling protein / M.J. Considine, M. Goodman, K.S. Echtay et al. // J. Biol. Chem. 2003. - V.278. - P.22298-22302.

136. Crompton, M. The mitochondrial permeability transition pore and its role in cell death / M. Crompton // Biochem. J. 1999. - V.341. - P.233-249.

137. Curtis, M.J. The oat mitochondrial permeability transition and its implication in victorin binding and induced cell death / M.J. Curtis, T.J. Wolpert // Plant J. 2002. - V.29, №3. - P.295-312.

138. Davy de Virville, J. Isolation and properties of mitochondria from Arabidopsis thaliana cell suspension cultures / J. Davy de Virville, I. Aaron, M.F. Alin et al. // Plant Physiol. Biochem. 1994. - V.32. - P. 159-166.

139. Doran, E. Cytochrome с release from isolated rat liver mitochondria can occur independently of outer-membrane rupture: possible role of contact sites / E. Doran, A.P. Halestrap // Biochem. J. 2000. - V.348. - P.343-350.

140. Douce, R. Mitochondria in higher plants: structure, function and biogenesis / R. Douce. London: Acad. Press, 1985. - 327 p.

141. Ellis, R.J. Proteins as molecular chaperones / R.J. Ellis // Nature. -1987. V.328, №1. -P.228-232.

142. Ernster, D. Biochemical, phisiological and medical aspects of ubiquinone function / D. Ernster, G. Dallner // Biochim. Biophys. Acta. 1995. -V.1271. -P.165-170.

143. Estabrook, R.W. Mitochondrial respiratory control and the polarografic measurement of ADP:0 ratio / R.W. Estabrook // Methods Enzimol. -1967. V.10. - P.41-47.

144. Fath, A. PCD in cereal aleurone / A. Fath, P. Bethke, L. Jennifer et al. // Plant Mol. Biol. 2000. - V.44. - P.255-266.

145. Ferri, K.F. Organelle-specific initiation of cell death pathways / K.F. Ferri, G. Kroemer // Nature Cell Biol. 2001. - V.3. - P.55-263.

146. Fontaine, E. Progress on the mitochondrial permeability transition pore: regulation by complex T and ubiquinone analogs / E. Fontaine, P. Bernardi // J. Bioenerg. Biomembr. 1999. - V.31, №4. - P.335-345.

147. Fratianni, A. Increase of membrane permeability of mitochondria isolated from water stress adapted potato cells / A. Fratianni, D. Pastore, M.L. Pallotta et al. // Biosci. Reports. 2001. - V.21, №1. - p.81-91.

148. Garrido, C. Mechanisms of cytochrome с release from mitochondria / C. Garrido, L. Galluzzi, M. Brunet et al. // Cell Death Dif. 2006. - P. 1-11.

149. Gatenby, A.A. Structural and functional aspects of chaperonin-mediated protein folding / A.A. Gatenby, P.V. Viitanen // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1994. - V.45. - P.469-491.

150. Grabelnych, O.I. Pore permeability in the mitochondria of winter wheat / O.I. Grabelnych, T.P. Pobezhimova, A.V. Kolesnichenko et al. // Annual Wheat Newsletters. 2004b. - V.50. - P.125-128.

151. Grabelnych, O.I. The energetic functions of plant mitochondria under stress / O.I. Grabelnych // J. Stress Physiol. Biochem. 2005. - V.l, №1. - P.37-54.

152. Grenier, G. Chengements dans les lipides de la luzerne en conditions menant a l'endurcissement au froid / G. Grenier, A. Tremolieres, H.P. Therrien et al. // Can. J. Bot. -1972. V. 50, №8. - P.1681-1689.

153. Griffith, M. Antifreeze protein produced endogenously in winter rye leaves / M. Griffith, P. Ala, D.S.C.Yang et al. // Plant Physiol. 1992. - V.l00, №2. - P.593-596.

154. Griffith, M. The role of apoplastic protein sin frost tolerance of winter iye: Jt. Annu. meet. Amer. Soc. Plant Physiol., Can. Soc. Plant Physiol.,

155. Minneapolis, Minn.,July 31 Aug. 4, 1993: Sci. program; Abstr. Pap. / M. Griffith, E. Marentes, A. Mlynerz et al. // Plant Physiol. - 1993. - V. 102, №1. - Suppl. - P.9.

156. Griffith, M. Antifreeze Proteins in Winter Rye / M. Griffith, M. Antikainen, W.-C. Hon et al. // Physiol. Plant. 1997. - V.100. - P.327-332.

157. Guillot-Salomon, T. Phospholipids and polypeptides in the outer membrane of maize mitochondria / T. Guillot-Salomon, R. Remy, C. Cantrel et al. // Phytochemistry. 1997. - V.44. - P.29-43.

158. Gupta, S. HSP60, Bax, apoptosis and the heart / S. Gupta, A.A. Knowlton // J. Cell. Mol. Med. 2005. - V.9, №1. - P.51 -58.

159. Guy, C.L. Altered gene expression during cold acclimation of spinach / C.L. Guy, K.J. Niemi, R. Brambl // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. - V.82, №5. - P.3 673-3677.

160. Guy, C.L. Sucrosephosphate synthase and sucrose accumulation at low temperature / C.L. Guy, J.L.A. Huber, S.C. Huber // Plant Physiol. 1992. -V.100, №1. -P.502-508.

161. Hackenbrock, C.R. The distribution of anionic sites on the surfaces of mitochondrial membranes. Visual probing with polycationic ferritin / C.R. Hackenbrock, K.J. Miller//J. Cell Biol. 1975. - V.65. P.615-630.

162. Hahn, M. Effects of cold-treatment on protein synthesis and mRNA levels in rice leaves / M. Hahn, V. Walbot // Plant Physiol. 1989. - V.91. -P.930-938.

163. Hansson, M.J. Powerful cyclosporin inhibition of calcium-induced permeability transition in brain mitochondria / M.J. Hanson, T. Persson, H. Friberg et al. // Brain Research. 2003. - V.960. - P.99-111.

164. Hazen, S.P. Gene expression profiling of plant responses to abiotic stress / S.P. Hazen, Y. Wu, J.A. Kreps // Funct. Itegr. Genomic. 2003. - V.3. - P. 105-111.

165. He, L. Regulated and unregulated mitochondrial permeability transition pores: a new paradigm of pore structure and function / L. He, J.J. Lemasters // FEBS Lett. 2002. - V.512. - P. 1-7.

166. Hon, W.-C. Extraction and isolation of antifreeze proteins from winter rye (Secale cereale) leaves / W.-C. Hon, M. Griffith, P. Chong // Plant Physiol. -1994. V. 104.-P.971-980.

167. Hon, W.-C. Antifriize proteins in winter iye are similar to pathogenesis-related proteins / W.-C. Hon, M. Griffith, A. Mlynarz et al. // Plant Physiol. 1995. - V.109, №3. - P.879-889.

168. Huang, X. Dependence of permeability transition pore opening and cytochrome с release from mitochondria on mitochondria energetic status / X. Huang, D. Zhai, Y. Huang // Mol. Cell. Biochem. 2001. - V.224. - P.l-7.

169. Ito, K. Isolation of two distinct cold-inducible cDNAs encoding plant uncoupling proteins from the spadix of skunk cabbage (Symplocarpus foetidus) / K. Ito // Plant Sci. 1999. - V. 149. - P. 167-173.

170. Jabs, T. Reactive oxygen intermediates as mediators of PCD in plants and animals / T. Jabs // Biochem. Pharmacol. 1998. - V.57. - P.231-245.

171. Jezek, P. Fatty acid cycling mechanism and mitochondrial uncoupling protein / P. Jezek, H. Engstova, M. Zackova et al. // Biochim. Biophys. Acta. -1998.-V.1365.-P.319-327.

172. Jezek, P. Occyrence of plant uncoupling mitochondrial protein (PUMP) in diverse organs and tissues of sevelar plants / P. Jezek, M. Zackova, J. Kosarova et al. // J. Bioenerg. Biomembr. - 2000. - V.32. - P. 1414-1420.

173. Jones, A. Does the Plant Mitochondrion Integrate Cellular Stress and Regulate Programmed Cell Death? / A. Jones // Trends Plant Sci. 2000. - V.5. -P.225-230.

174. Kaasik, A. Regilation of mitochondrial matrix volume / A. Kaasik, D. Safiulina, A. Zharkovsky et al. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2007. - V.292. -P.157-163.

175. Knorre, D.A. Cyclosporin A-sensitive cytochrome с release and activation of external pathway of NADH oxidation in liver mitochondria due to pore opening by acidification of phosphate-containing incubation medium / D.A.

176. Knorre, V.I. Dedukhova, M.Y. Vyssokikh et al. // Biosci. Reports. 2003. - V.23. -P.67-75.

177. Kolesnichenko, A.V. Stress-induced protein CSP 310: a third uncoupling system in plants / A.V. Kolesnichenko, T.P. Pobezhimova, O.I. Grabelnych et al. / Planta. 2002. - V. 215. - P.279-286.

178. Kolesnichenko, A.V. Difference between the temperature of non-hardened and hardened winter wheat seedling shoots during cold stress / A.V. Kolesnichenko, O.I. Grabelnych, T.P. Pobezhimova et al. // J. Therm. Biol. 2003. - V.28, №3. - P.235-244.

179. Kolesnichenko, A.V. Non-phosphorylating bypass of the plant mitochondrial respiratory chain by stress protein CSP310 / A.V. Kolesnichenko, O.I. Grabelnych, T.P. Pobezhimova et al. // Planta. 2005. - V. 221. - P. 113-122.

180. Korshunov, S.S. The antioxidant functions of cytochrome с / S.S. Korshunov, B.F. Krasnikov, M.O. Pereverzev et al. // FEBS Lett. 1999. - V.462. -P.192-198.

181. Koukalova, B. Chromatin fragmentation associated with apoptotic changes in tobacco cells exposed to cold stress / B. Koukalova, A. Kovarik, J. Fajkus et al. // FEBS Lett. 1997. - V.414. - P.289-292.

182. Kowaltowski, A.J. Mitochondrial damage induced by conditions of the oxidative stress / A.J. Kowaltowski, A.E. Vercesi // Free Radical Biology & Medicine. 1999. - V. 26. - P.463-471.

183. Krishna, P. Cold-induced accumulation of hsp 90 transcripts in Brassica napus / P. Krishna, M. Sacco, J.F. Cherutti et al. // Plant Physiol. 1995.- V.107, №3. -P.915-923.

184. Kristal, B.S. Apoptogenic ganglioside GD3 directly induces the mitochondrial permeability transition / B.S. Kristal, A.M. Brown // J. Biol. Chem.- 1999. V.274. -P.23169-23175.

185. Kurkela, S. Cloning and characterization of a cold- and ABA-inducible Arabidopsis gene / S. Kurkela, M. Frank // Plant Mol. Biol. 1990. -V.15. -P.137-144.

186. Kuzminova, A.E. The permeability transition pore induced uhder anaerobic conditions in mitochondria energized with ATP / A.E. Kuzminova, A.V. Zhuravlyova, M.Y. Vyssokikh et al. // FEBS Lett. 1998. - V.434. - P.313-316.

187. Laemmli, U.K. Cleavage of structural proteins during the assemble of the head bacteriophage T4 / U.K. Laemmli // Nature. 1970. - V.227, № 5259.- P.680-685.

188. Laloi, M. A plant cold-induced uncoupling protein / M. Laloi, M. Klein, J. Riesmeier et al. // Nature. 1997. - V.389 - P.135-136.

189. Lee, W-K. Cd -induced swelling contraction dynamics in isolated kidney cortex mitochondria: role of Ca uniporter, К cycling, and protonmotive force / W-K Lee, M. Spielmann, U. Bork et al. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. -2005. - V.289. - P.656-664.

190. Lin, C. DNA sequence analysis of a complementary DNA for cold-regulated Arabidopsis gene Cor 15 and characterization of the COR15 polypeptide / C. Lin, M.F. Thomashow // Plant Physiol. 1992. - V.99. - P.519-525.

191. Lisa, F. Mitochondria and reperfusion injury / F. Lisa, M. Canton, R. Menabo // Basic Res. Cardiol. 2003. - V.98. - P.23 5-241.

192. Liu, X.Q. An amino-terminal signal sequence abrogates the intrinsic membrane-targeting information of mitochondrial uncoupling protein / X.Q. Liu, K.B. Freeman, G.C. Shore // J. Biol. Chem. 1990. - V.265, №1. - P.9-12.

193. Lowry, O.H. Protein measurement with the folin phenol reagent / O.H. Lowry, N.J. Rosebrough, A.L. Farr et al. // J. Biol. Chem. 1957. - V. 193. -P.265-275.

194. Lyons, J.M. Chilling injury in plant / J.M. Lyons // Ann. Rev. Plant Physiol. 1973. - V.24. - P.445-460.

195. Maciel, E.N. Oxidative stress in Ca -induced membrane permeability transition in brain mitochondria / E.N. Maciel, A.E. Vercesi, R.F. Castilho // J. Neurochem. 2001. - V.79. - P.1237-1245.

196. Maia, I.G. AtPUMP: an Arabidopsis gene encoding a plant uncoupling mitochondrial protein / I.G. Maia, C.E. Benedetti, A. Leite et al. // FEBS Lett. 1998. - V.429. - P.403-406.

197. Marienfeld, J.R. The nad 4 gene of maize mitochondria is highly conserved / J.R. Marienfeld, K.J. Newton // Plant Physiol. 1994. - V.104, №1. -P.301-302.

198. Maxwell, D.P. The alternative oxidase lowers mitochondrial reactive oxygen production in plant cells / D.P. Maxwell, Y. Wang, L. Mcintosh // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. - V.96. - P.8271-8276.

199. Mayer, M.P. Hsp 70 chaperones: cellular functions and molecular mechanism / M.P. Mayer, B. Bukau // Cell. Mol. Life Sci. 2005. - V.62. - P.670-684.

200. Mergemann, H. Ethylene induces epidermal cell death at the site of adventitious root emergence in rice / H. Mergemann, M. Sauter // Plant Physiol. -2000. V.124. - P.609-614.

201. Mohapatra, S.S. Molecular cloning and relationship to freezing tolerance of cold-acclimation-specific genes of alfalfa / S.S. Mohapatra, L. Wofraim, R.J. Poole // Plant Physiol. 1989. - V.83. - P.375-380.

202. Moller, I.M. The oxidation of cytosolic NAD(P)H by external NAD(P)H dehydrogenases in the respiratory chain of plant mitochondria / I.M. Moller//Physiol. Plant. 1997. - V.100. - P.85-90.

203. Moller, I.M. Plant mitochondria and oxidative stress: electron transport, NADPH turnover, and metabolism of reactive oxygen species / I.M. Moller//Plant Physiol. 2001. - V.52. - P.561-591.

204. Moller, I.M. A new dawn for plant mitochondrial NAD(P)H dehydrogenases / I.M. Moller // Trends Plant Sci. 2002. - V.7, №6. - P.235-237.

205. Moore, A.L. Mitochondria and sub-mitochondrial particles / A.L. Moore, M.O. Proudlove // Isolation of membranes and organelles from plant cells / Eds. Hall T.L., Moore A. L. London: Acad. Press. 1983. - P.153-184.

206. Moore, A. The regulation and nature of the cyanide-resistant alternative oxydase of plannt mitochondria / A. Moore, J. Siedow // Biochim. Biophys. Acta. -1991. V.l059. - P. 121-140.

207. Papa, S. Reactive oxygen species, mitochondria, apoptosis and aging / S. Papa, V.P. Skulachev // Mol. Cell. Biochem. 1997. - V.174. P.305-319.

208. Perras, M. Synthesis of freezing tolerance proteins in leaves, grown, and roots during cold acclimation of wheat / M. Perras, F. Sarhan // Plant Physiol. 1989. - V.89. - P.577-585.fji

209. Petrussa, E. A induces the opening of a potassium-selective channel in higher plant mitochondria / E. Petrussa, V. Casolo, E. Braidotet et al. // J. Bioenerg. Biomembr. -2001. V.33, №2. -P.107-117.

210. Pfeiffer, D.R. The peptide mastoparan is a potent facilitator of the mitochondrial permeability transition / D.R. Pfeiffer, T.I. Gudz, S.A. Novgorodov et al. // J. Biol. Chem. 1995. - V.270. - P.4923-4932.

211. Pobezhimova, T.P. Protein import to mitochondria / T.P. Pobezhimova, V.K. Voinikov // Plant Physiol. 2000. - V.47, №1. - P.129-136.

212. Prasad, Т.К. Evidence for chilling-induced oxidative stress in maize seedlings and a regulatory role for hydrogen peroxide / Т.К. Prasad, M.D. Anderson, B.A. Martin et al. // Plant Cell. 1994a. - V.6. - P.65-74.

213. Prasad, Т.К. Acclimation, hydrogen peroxide, and abscisic acid protect mitochondria against irreversible chilling injury in maize seedlings / Т.К. Prasad, M.D. Anderson, C.R. Stewart // Plant Physiol. 1994b. - V.105, №2. -P.619-627.

214. Prasad, Т.К. Localization and characterization of peroxidases in the mitochondria of chilling-acclimated maize seedlings / Т.К. Prasad, M.D. Anderson, C.R. Stewart//Plant Physiol. 1995. -V. 108, №4. - P. 1597-1605.

215. Purvis, A.C. Does the alternative pathway ameliorates chilling injury in sensitive plant tissue? / A.C. Purvis, R.L. Shewfelt // Physiol. Plant. 1993. -V.88. - P.712-718.

216. Rasmusson, A. Isolation of the rotenon-sensitive NADH: ubiquinone reductase (complex I) from red mitochondria / A. Rasmusson, J. Mendel-Hartving, L.M. Moller et al. // Physiol. Plant. 1994. - V.90. - P.607-615.

217. Reed, D.J. Influence of metabolic inhibitors on mitochondrial permeability transition and glutathione status / D.J. Reed, M.K. Savage // Biochim. Biophys. Acta. 1995. - V.1271. -P.43-50.

218. Reed, J.C. Cytochrome c: Cant Live with It Can't Live without It / J.C. Reed // Cell. - 1997. - V.91. - P.559-562.

219. Richter, C. Oxidants in mitochondria: from physiology to diseases / C. Richter, V. Godvadze, R. Laffranchi et al. // Biochim. Biophys. Acta. 1995. -V.1271.-P.67-74.

220. Rigobello, M.P. Mitochondrial permeability transition and release of cytochrome с induced by retinoic acids / M.P. Rigobello, G. Scutari, A. Friso et al. // Biochem. Pharmacol. 1999. - V.58. - P.665-670.

221. Rosenstock, T.R. Mitochondrial calcium, oxidative stress and apoptosis in a neurodegenerative disease model induced by 3-nitropropionic acid /

222. T.R. Rosenstock, A.C.P. Carvalho, A. Jurkiewicz et al. // J. Neurochem. 2004. -V.88. -P.1220-1228.

223. Sabehat, A. The correlation between heat-shock protein accumulation and persistence and chilling tolerance in tomato fruit / A. Sabehat, D. Weiss, S. Lurie//Plant Physiol. 1996. -V. 110, №2. -P.531-537.

224. Saotome, M. Mitochondrial membrane potential modulates regulationп Iof mitochondrial Ca in rat ventricular myocytes / M. Saotome, H. Katoh, H. Satoh et al. // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005. - V.288. - P. 1820-1828.

225. Sarhan, F. Accumulation of a high molecular weight protein during cold hardening of wheat (Triticum aestivum L.) / F. Sahran, M. Perras // Plant Cell Physiol. 1987. - V.28, №7. - P. 1173-1179.

226. Scarpa, A. Maintenance of energy linked functions in rat liver mitochondria aged an the presence of nupercaine / A. Scarpa, J. Lindsay // Biochem. 1972. - V.27, №3. -P.401-407.

227. Schaffer, M.A. Transcriptional activation by heat and cold of a tiol protease gene in tomato / M.A. Schaffer, R.L. Fischer // Plant Physiol. 1990. -V.93, №4.-P.l 486-1491.

228. Schatz, G. The protein import machinery of mitochondria / G. Schatz //Protein Sci. 1993. - V.2. -P.141-146.

229. Schatz, G. The protein import system of mitochondria / G. Schatz // J. Biol. Chem. 1996. - V.271, №5. - P.31763-31766.

230. Schefler, I.E. A Century of Mitochondrial Research: Achievements and Perspectives / I.E. Schefler // Mitochondrion. 2000. - V.l. - P.3-31.

231. Scherphot, G.L. The effect of local anesthetics on the hydrolysis of free and membrane-bound phospholipids catalyzed by various phospholipases / G.L. Scherphot, A. Scapra, A. Toorenenbergen // Biochim. Biophys. Acta. 1972. - V.270, №2. - P.266-270.

232. Schild, L. Oxidative stress is involved in the permeabilization of the inner membrane of brain mitochondria exposed to hypoxia/reoxygenation and low

233. Schroers, A. The reversible antiport-uniport conversion of the phosphate carrier from yeast mitochondria depends on the presence of a single cysteine / A. Schroers, R Kramer, H. Wohlrab // J. Biol. Chem. 1997. - V.272. -P.10558-10564.

234. Scorrano, L. Arachidonic acid causes cell death through the mitochondrial permeability transition / L. Scorrano, D. Penzo, V. Petronilli et al. // J. Biol. Chem. 2001. - V.276, №15. - P.12035-12040.

235. Sentex, E. Calcium- and ADP-magnesium-induced respiratory uncoupling in isolated cardiac mitochondria: influence of cyclosporine A / E. Sentex, A. Laurent, L. Martine et al. // Mol. Cell. Biochem. 1999. - V.202. -P.73-84.

236. Siedow, J.N. The mitochondrial cyanide-resistant oxidase: structural conservation and regulatory diversity / J.N. Siedow, A.L. Umbach // Biochim. Biophys. Acta. 2000. - P.432-439.

237. Sieg, F. Purification and characterization of a cryoprotective protein (cryoprotectin) from leaves of cold acclimated cabbage / F. Sieg, W. Schroder, J.M. Schmitt et al. // Plant Physiol. 1996. - V.l 11. - P.215-217.

238. Skulachev, V.P. Lowering of the intracellular concentration as a special function of respiratory systems of the cells / V.P. Skulachev // Biochem. -1994. V.59. - P.1910-1912.

239. Skulachev, V.P. Role of uncoupled and non-coupled oxidations in maintenance of safely low levels of oxygen and its one-electron reductants /V.P. Skulachev // Quart Rev. Biophys. 1996. - V.29. - P.l69-202.

240. Smolenska, G. Effect of low temperature upon lipid and fatty acid composition of roots and leaves of winterrape plants / G. Smolenska, P.J. Kuiper // Physiol. Plant. 1977. - V.41, №1. - P29-35.

241. Soole, K.L. Functional molecular aspects of the NADH-dehydrogenases of plant mitochondria / K.L. Soole, R.I. Menz // J. Bioenerg. Biomembr. 1995. - V.27, №4. - P.397-406.

242. Sreedhar, A.S. Heat shock proteins in the regulation of apoptosis: new strategies in tumor therapy A comprehensive review / A.S. Sreedhar, P. Csermely // Pharmacology & Therapeutics. 2004. - V. 101. - P.227-257.

243. Sultan, A. Palmitic acid opens a novel cyclosporine A-insensetive pore in the inner mitochondrial membrane / A. Sultan, P.M. Sokolove // Arch. Biochem. Biophys. 2001. - V.386. - P.37-51.

244. Szal, B. Oxygen concentration regulates alternative oxidase expression in barley roots during hypoxia and post-hypoxia / B. Szal, Y. Jolivet, M.P. Hazenfratz-Sauder et al. // Physiol. Plant. 2003. - V.l 19. - P.494-502.

245. Taylor, N.L. Targets of stress-induced oxidative damage in plant mitochondria and their impact on cell carbon/nitrogen metabolism / N.L. Taylor, D.A. Day, A.H. Miller // J. Exper. Bot. -2004. V.55, №.394. -P.l-10.

246. Tolbert, N.E. Isolation of sub-cellular organelles of metabolism on isopicnic sucrose gradients / N.E. Tolbert // Methods Enzymol. 1974. - V.31. -P.734-746.

247. Tsujimoto, Y. Role of the mitochondrial membrane permeability transition in cell death / Y. Tsujimoto, S. Shimizu // Apoptosis. 2007. - V.12, №5.-P.835-840.

248. Umbach, A.L. Covalent and noncovalent dimers of the cyanide-resistant alternative oxidase protein in higher plant mitochondria and their relationship to enzime activity / A.L. Umbach, J.N. Siedow // Plant Physiol. -1993. V. 103. - P.845-854.

249. Umbach, A.L. Characterization of transformed Arabidopsis with altered Alternative Oxidase level and analysis of effect on Reactive Oxygen Species in Tissue / A.L. Umbach, F. Fiorani, J.N. Siedow // Plant Physiol. 2005. - V.139. -P.1806-1820.

250. Vanlerberghe, G.C. Lower grows temperature increases alternative pathway capacity and alternative oxidase protein in tobacco / G.C. Vanlerberghe, L. Mcintosh // Plant Physiol. 1992. - V.100. - P.l 15-119.

251. Vercesi, A.E. PUMPing plants / A.E. Vercesi, I.S. Martins, M.A.P. Silva et al. // Nature. 1995. - V.375. - P.24.

252. Vianello, A. Effect of cyclosporin A on energy coupling in pea stem mitochondria / A.Vianello, F. Macri, E. Braidot et al. // FEBS Lett. 1995. -V.371. -P.258-260.

253. Vierling, E. The role of heat shock proteins in plants / E. Vierling // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1990. - V.42. - P.579-620.

254. Virolainen, E. Ca -induced high amplitude swelling and cytochrome с release from Wheat (Triticum aestivum L.) mitochondria under anoxic stress / E.Virolainen, O. Blokhina, K.Fagerstedt // Ann. Bot. 2002. - V.90. - P.509-516.

255. Voinikov, V.K. The composition of free fatty acids and mitochondrial activity in seedlings of winter cereals under cold shock / V.K. Voinikov, G.B. Luzova, A.M. Korzun // Planta. 1983. - V.158. -P.194-198.

256. Voinikov, V.K. Effect cold shock on the mitochondrial activity and on the temperature of winter wheat seedlings / V.K. Voinikov, A.M. Korzun, T.P. Pobezhimova et al. // Biochim. Physiol. Pflanz. 1984. - V.179. - P.327-330.

257. Voinikov, V. Stress protein 310 kD affects the energetic activity of plant mitochondria under hypotermia / V. Voinikov, T. Pobezhimova, A. Kolesnichenko et al. // J. Therm. Biol. 1998. - V.23, №1. - P. 1-4.

258. Voinikov, V. Plant stress uncoupling protein CSP 310 caused thermogenesis in winter wheat mitochondria in vitro / V. Voinikov, 0. Grabelnych, T. Pobezhimova et al. // J. Plant Physiol. 2001. - V.158, №6. - P.807-810.

259. Wang, W. Plant responses to drought, solinity and extreme temperatires: towards genetic engineering for stress tolerance / W. Wang, B. Vinocur, A. Altman // Planta. 2003. - V.218. - P. 1-14.

260. Wang, W. Role of plant heat-shock proteins and molecular chaperones in the abiotic stress response / W. Wang, B. Vinocur, O. Shoseyov et al. // Trends Plant Sci. 2004. - V.9, №5. - P.244-252.

261. Weis H. The respiratory-chain NADH-dehydrogenese (complex I) of mitochondria / H. Weis, T. Friedrich, G. Hofhause et al. // Eur. J. Biochem. 1991. - V.197. -P.563-576.

262. Wharton, D.C. Cytochrome oxidase from beef heart mitochondria / D.C. Wharton, A. Tzagoloff// Methods Enzymol. 1967. - V.10. - P.245-250.

263. Whelan, J. The alternative oxidase is encoded in a multigene family in soybean / J. Whelan, H. Millar, D. Day // Planta. 1996. - V.198. - P.l97-201.

264. White, T.C. Regulation of BN115, low-temperature-responsive gene from winter Brassica napus / T.C. White, D. Simmond, P. Donaldson et al. // Plant Physiol. 1994. - V.106. - P.917-928.

265. Wieckowski, M.R. Fatty acid-induced uncoupling of oxidative phosphorylation is partly due to opening of the mitochondrial permeability transition pore / M.R. Wieckowski, L. Wojtczak // FEBS Lett. 1998. - V.423. -P.339-342.

266. Wieckowski, M.R. Long-chain Fatty Acid Promote Opening of the Reconstituted Mitochondrial Permeability Transition Pore / M.R. Wieckowski, D. Brdiczka, L. Wojtczak // FEBS Lett. 2000. - V.484. - P. 61-64.

267. Willemot, C. Stimulation of phospholipid biosynthesis during frost hardening of winter wheat / C. Willemot // Plant Physiol. 1975. - V.55, №2. -P.356-359.

268. Xia, T. A study on permeability transition pore opening and cytochrome с release from mitochondria, induced by caspase-3 in vitro / T. Xia, C. Jiang, L. Li et al. // FEBS Lett. 2002. - V. 510. - P.62-66.

269. Xu, Y. PCD during pollination-induced petal senescence in petunia / Y. Xu, M.R. Hanson // Plant Physiol. 2000. - V.122. - P.1323-1333.

270. Yao, N. Mitochondrial oxidative burst involved in apoptotic response in oats / N. Yao, Y. Tada, M. Sakamoto et al. // Plant J. 2002. - V.30, №5. -P.567-579.

271. Young, Т.Е. PCD during endosperm development / Т.Е. Young, D.R. Gallie // Plant Mol. Biol. 2000. - V.44. - P.283-301.

272. Yu, X-H. Mitochondrial involvement in tracheary element programmed cell death / X-H Yu, T.D. Perdue, Y.M. Heimer et al. // Cell Death Diff. 2002. - V.9. - P. 189-198.

273. Zamzami, N. Inhibitors of permeability transition interfere with the disruption of the mitochondrial transmembrane potential during apoptosis / N. Zamzami, P. Marchetti, M Castedo et al. // FEBS Lett. 1996. - V.384. - P.53-57.

274. Zoratti, M. The mitochondrial permeability transition / M. Zoratti, I. Szabo //Biochim. Biophys. Acta. 1995. - V.1241. -P.139-176.

Информация о работе

Павловская, Наталья Сергеевна
кандидата биологических наук
Иркутск, 2007
ВАК 03.00.12

Диссертация

Изучение высокопроницаемой поры в митохондриях растений в условиях стресса - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы