Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Программированная клеточная смерть у растений: роль хлоропластов
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия
Автореферат диссертации по теме "Программированная клеточная смерть у растений: роль хлоропластов"
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА
Биологический факультет
На правах рукописи
ЛАГУНОВА Елена Михайловна
ПРОГРАММИРОВАННАЯ КЛЕТОЧНАЯ СМЕРТЬ У РАСТЕНИЙ: РОЛЬ ХЛОРОПЛАСТОВ
03.00.04 — Биохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Москва — 2003
Работа выполнена на кафедре физиологии микроорганизмов биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.
Научный руководитель: доктор биологических наук
профессор В.Д. Самуилов Официальные оппоненты: доктор биологических наук
профессор JI.C. Ягужинский доктор биологических наук вед. н.с. A.A. Аверьянов
Ведущая организация: Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН
Защита состоится аекАСР» 2003 г. в (У ч ьо мин на заседании диссертационного совета Д 501.001.71 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, ауд. ББА.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ.
Автореферат разослан ¿0 ок.т»ср$ 2003 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат биологических наук
М.В. Медведева
Актуальность проблемы. В клетках животных, растений, грибов, а также у прокариот существует специальный механизм саморазрушения, называемый программированной клеточной смертью (ПКС). Трудно переоценить значение этого процесса для многоклеточных организмов и в том числе для растений. Начиная с ранних стадий эмбриогенеза, ПКС сопровождает организм в течение всей его жизни. Осенний листопад, формирование сосудов ксилемы и флоэмы, иммунный ответ на атаку патогена - лишь некоторые проявления ПКС. У растений механизм ПКС изучен в меньшей степени, чем у животных. Однако имеющиеся данные позволяют судить о наличии универсальных путей в осуществлении этого процесса, хотя у растений существуют и свои уникальные возможности реализации ПКС. Ключевую роль в реализации апоптоза у животных и у растений играют митохондрии как источники АФК и ряда апоптогенных факторов. Не могут ли и хлоропласты, подобно митохондриям, участвовать в ПКС у растений? Результаты настоящей работы позволяют утвердительно ответить на поставленный вопрос.
Цель и задачи исследования. Цель исследования - выяснение роли хлоропластов в алоптозе устьичных клеток эпидермиса листьев гороха.
Задачи исследования:
1. Исследовать влияние ОТ" как индуктора ПКС у растений на состояние ядерного аппарата устьичных и эпидермальных клеток нижнего эпидермиса листьев гороха.
2. Выяснить влияние света на СЬГ-индуцированное разрушение
Список сокращений и обозначений: АФК- активные формы кислорода, БГТ - 3,5-ди-/ире/«-бутил-4-гидрокситолуол (ионол), БХ — и-бензохинон, ДАД - диаминодурол (2,3,5,6-тсфаметил-л-фенилендиамин), ДФИФ - 2,6-дихлорфенолиндофенол, ИА - иодацетамид, МВ - метилвиологен, ПКС -программированная клеточная смерть, "ГМФД - Ы,Ы,Ы',Н'-тетраметил-п-фенилендиамин, ФМСФ - фенилметилсульфонилфторид, ФС - фотосистема, ЭТЦ - элекгронтранспортная цепь, Е>СМи - 3-(3',4'-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевина, БИР-ЮТ - динитрофениловый эфир иоднитротимола, ЫЕМ - Ы-этилмалеимид, Р() - пластохонон
ядер.
3. Выяснить влияние антиоксидантов на О! -индуцированное разрушение ядер.
4. Исследовать влияние акцепторов электронов (МВ, менадиона, БХ, ТМФД, ДАД, ДФИФ) на ОГ-индуцированное разрушение ядер в клетках эпидермиса из листьев гороха
5. Исследовать влияние ингибиторов фотосинтетической ЭТЦ (БСМи, ООТ-ШТ, стигмателлина) на ОГ-индуцированное разрушение ядер в клетках эпидермиса из листьев гороха.
6. Исследовать влияние ингибитора протеинкиназы С (стауроспо-рина) и ингибиторов протеаз (ИА, ИЕМ, ФМСФ) на ОГ-индуцированный апоптоз клеток эпидермиса из листьев гороха.
7. Исследовать влияние СИ", освещения и МВ на состояние ядерного аппарата в устьичных клетках из нижнего эпидермиса листьев мутантов гороха, дефектных по ФС II и/или ФС I.
Научная новизна работы. Исследован апоптоз у растений. Предложена удобная модель для изучения роли хлоропластов в апоптозе у растений - ОТ-индуцированный апоптоз клеток нижнего эпидермиса из листьев гороха. СЫ~ вызывает синхронную массовую гибель клеток: разрушение ядер в эпидермальных и устьичных клетках гороха с промежуточной стадией их фрагментации, характерной для апоптоза. Свет ускоряет ОГ-индуцированное разрушение ядер, в устьичных, содержащих хлоропласта и митохондрии, но не в эпидермальных клетках, содержащих митохондрии, но не хлоропласта. Антиоксиданты и анаэробиоз подавляют ОГ-индуцированное разрушение ядер в клетках обоих типов. Акцепторы электронов (МВ и менадион), восстанавливающиеся компонентами фотосинтетической и дыхательной ЭТЦ и спонтанно окисляющиеся 02 с образованием 02 \ как и БХ, ДАД, ТМФД и ДФИФ, восстановленные формы которых не окисляются (или' окисляются медленно) Ог, подавляют ОГ-индуцированное разрушение ядер в устьичных, но не в эпидермальных клетках. ОГ-индуцированное
разрушение ядер в освещенных устьичных клетках подавляется DCMU, ингибитором транспорта электронов между первичным (QA) и вторичным (Qb) пластохинонами в ФС II хлоропластов, а также DNP-INT и стигмателлином, конкурентными ингибиторами окисления пластохино-ла на участке Q0 й^цитохромного комплекса хлоропластов. Ингибитор протеинкиназ стауроспорин и ингибиторы протеаз NEM, ИА и ФМСФ предотвращают ОГ-индуцированное разрушение ядер устьичных клеток на свету и в темноте. Полученные результаты позволяют предполагать, что инициация апоптоза устьичных клеток зависит от комбинированного действия двух факторов - АФК и восстановленного пластохи-нона на участке Q0 Ь^цитохромного комплекса хлоропластов. В целом, результаты свидетельствуют об участии хлоропластов в ПКС у растений.
Практическое значение работы. Полученные в работе данные -шаг к выяснению механизмов клеточной смерти у растений. Результаты могут быть использованы в лекциях и семинарских занятиях по биохимии, физиологии и клеточной биологии растений, а также косвенно помочь в решении проблемы повышения устойчивости сельскохозяйственных растений к патогенам.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на международной конференции «Физиология растений - наука III тысячелетия» (Москва. 1999): VI Международной конференции аспирантов и студентов по фундаментальным наукам «Ломоносов-99» (Москва, 1999); школе-конференции «Горизонты физико-химической биологии» (Пущино, 2000); Международной конференции «Митохондрии, клетки и активные формы кислорода» (Пущино, 2000); Международной конференции «Автотрофные микроорганизмы» (Пущино, 2000); V Пущин-ской конференции молодых ученых «Биология - наука 21 века» (2001); III съезде фотобиологов России (Воронеж, 2001); Международной конференции «Биотехнология на рубеже двух тысячелетий» (Саранск, 2001); Международных курсах «Свободные радикалы, оксид азота и
воспаление: молекулярные, биохимические и клинические аспекты» (Турция, Анталия, 2001); III съезде биохимического общества (С.-Петербург, 2002); заседании кафедры физиологии микроорганизмов МГУ (Москва, 2002); на заседании Московского биоэнергетического семинара, возглавляемого академиком В.П. Скулачевым (Москва, 2002).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 13 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 114 страницах, иллюстрирована 25 рисунками и 6 таблицами.
В обзоре литературы изложены современные представления о ПКС у растений, роли митохондрий и АФК в этом процессе.
Список литературы содержит 302 источника.
Объекты и методы исследования
Исходные сорта и мутанты гороха, использованные в работе.
В работе использовали горох (Pisum sativum L.) сортов Альфа, Капитал, Изумрудный и летальные мутанты гороха из коллекции кафедры генетики биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, предоставленные профессором С.А. Гостимским. Мутанты были получены обработкой семян этилметансульфонатом и последующим отбором растений с нарушением отдельных этапов фотосинтеза. В работе использованы мутанты Chl-1, полученный из гороха сорта Капитал, с нарушениями ФСII (Рощина и др., 1982), Chl-5, полученный из гороха сорта Капитал, с нарушениями в ФС I (Ежова и Гостимский, 1979; Рощина и др., 1982) и Ха-17, полученный из гороха сорта Ранний зеленый, с нарушениями ФС I + ФС II.
Проращивание гороха и выделение абаксиального эпидермиса листа. Горох выращивали методом гидропоники при круглосуточном освещении люминесцентными лампами при интенсивности света ~1000лк и температуре 20-24° (Самуилов и др., 2000). Исследования проводили на нижнем эпидермисе листьев 8-16-дневных проростков гороха. Кусочки эпидермиса отделяли с помощью пинцета и помещали в шестилуночные культуральные планшеты из полистирола со средой инкубации (состав представлен в подписях к рисункам).
ЭПР-спектроскопия была проведена на кафедре биофизики биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова в сотрудничестве с К.Н. Тимофеевым. Спектры ЭПР листьев гороха регистрировали на радиоспектрометре РЭ-1307 при 20°С. Листья помещали в резонатор радиоспектрометра в специальной плоской кювете. Мощность СВЧ-излучения составляла 20 мВт, амплитуда модуляции - 0,2 мТ. Измеряли сигнал ЭПР фотоокисленных реакционных центров Р700 фотосистемы I и сигнал II окисленного остатка тирозина У0 (тирозина-161) субьедини-цы Т>2 фотосистемы II. Листья гороха освещали непосредственно в резонаторе ЭПР-спектрометра лампой накаливания мощностью 300 Вт.
Создание анаэробных условий. Анаэробные условия (опыты проводили в пробирках Эппендорфа) создавали с помощью глюкозоок-сидазной (1) и каталазной (2) реакций:
глюкоза + 02 —»тлюконовая кислота + Н2О2, (1) 2 Н202 -> 2Н20 + 02. (2)
В среду инкубации, содержащую 50 мМ глюкозы, вносили пленки эпидермиса гороха. Затем в инкубационный раствор последовательно добавляли 0,06 мг/мл каталазы и 0,1 мг/мл глюкозооксидазы. Вслед за внесением глюкозооксидазы на раствор наслаивали рафинированное подсолнечное масло, заполняя сосуды полностью, и закрывали пробирки пробками таким образом, чтобы над маслом не оставалось пузырьков
воздуха. В этих условиях пленки преинкубировали 30 мин, затем в водную фазу вводили КСИ.
Приготовление гематоксилина Карацци осуществляли следующим образом: при комнатной температуре смешивали 0,5 г гематоксилина, 25 г алюмокалиевых квасцов (КА1(804)2 • 12Н20), предварительно растертых в порошок в фарфоровой ступке, добавляли 100 мл глицерина (х.ч.) с 400 мл воды, затем 0,1 гЮ (Паушева, 1976). Приготовленный раствор помещали в колбу, горлышко которой прикрывали свернутой в несколько слоев марлей, и ставили под люминесцентную лампу (-1000 лк) для созревания. Через 2 недели раствор готов для применения.
Инфильтрация реагентов. Для обеспечения быстрого проникновения реагентов в клетки отделенного эпидермиса использовали метод инфильтрации путем инкубации эпидермальных пленок под вакуумом в течение 1-2 мин. Такое время было подобрано в опытах на проростках гороха.
Условия инкубации с реагентами. Образцы инкубировали с реагентами, состав которых приведен в подписях к рисункам, в темноте либо под люминесцентной лампой при интенсивности света ~1000 лк и комнатной температуре.
Окрашивание препаратов, микроскопия и получение фотографий. По истечении времени инкубации образцы обрабатывали 5 мин фиксатором Батталья (Ва«а§Иа) (смесь хлороформа, 96%-ного этанола, ледяной уксусной кислоты, 40%-ного формалина в соотношении 5:5:1:1), относящимся к ядерным фиксаторам, затем отмывали от фиксатора последовательно в этаноле 10 мин и в воде 5 мин. Окраску проводили ядерным красителем - гематоксилином Карацци - не менее 20 мин. После окраски образцы эпидермиса отмывали от излишков красителя водопроводной водой и исследовали с помощью светового микро-
скопа Leitz Diaplan Wetzlar ФРГ при 400-800-кратном увеличении или под иммерсией с использованием иммерсионного кедрового масла при 1000-кратном увеличении. Краситель интенсивно прокрашивает ядра и слегка окрашивает цитоплазму клеток. Для получения фотоснимков использовали встроенную в микроскоп цифровую видеокамеру Watec WAT-902H (Чехия), подключенную к IBM-совместимому персональному компьютеру с операционной системой Windows NT и оснащенному платой видеоввода FlyVideo (соединение с камерой через низкочастотный видеовход с использованием программы FlyVideo).
Статистическая обработка данных. Проводили подсчет не менее 300-500 клеток в трех-четырех повторностях. Количество клеток с разрушенными ядрами вместе с клетками, лишенными ядер, выражали в процентах от общего числа клеток. На рисунках представлены среднеарифметические данные из (300-500)х(2-3) значений с указанием доверительного интервала.
Результаты исследования и их обсуждение
Обоснование экспериментальных подходов, использованных в работе. Для максимального приближения к физиологическим условиям в качестве объекта исследования мы использовали не культуры клеток, как это имеет место во многих работах по ПКС, а эпидермальные пленки из листьев. Преимущества пленок: 1) они представляют собой монослой клеток, что удобно для микроскопических исследований; 2) пленки состоят из клеток двух типов - устьичных (содержащих хлоропласта и митохондрии) и эпидермальных (содержащих только митохондрии).
В сравнении с естественными индукторами ПКС химические и физические воздействия методически привлекательнее, поскольку вызывают синхронный апоптоз с высоким выходом погибших клеток, что облегчает последующий анализ результатов. Как вариант химического
Эпидермальные клетки
воздействия нами применена обработка цианидом - индуктором апоп-тоза у растений (Wang et al., 1996; Ryerson and Heath, 1996).
В настоящее время разработан ряд методов для регистрации апоп-тоза. Прямой микроскопический метод наблюдения позволяет получить гарантированную информацию о состоянии клетки и клеточного ядра -структуры, на которую непосредственно направлены процессы апопто-
за. У животных апоптоз ведет к разрушению ядра и полному исчезновению клетки в результате фагоцитоза. У растений так же, как и у животных, апоптоз приводит к разрушению и исчезновению клеточного ядра, но клеточная стенка при этом сохраняется или подвергается гидролизу на более поздних стадиях процесса. Таким образом, наличие клеток, утративших ядро, но сохранивших клеточную стенку, позволяет надежно регистрировать клеточную смерть у растений.
Влияние CN~ на ядерный аппарат клеток из эпидермиса листьев гороха.
Рис. 1 иллюстрирует данные оптической микроскопии эпидермальных и устьичных клеток в пленках эпидермиса из листьев гороха, преинкубировнных в темноте. В эпидермальных и устьичных клетках контрольного варианта (рис. 1 а) отчетливо выражены ядра. При инкубации эпидермальных пленок с 2,5 мМ NaCN через 20 ч все эпидермальные клетки лишаются ядер (рис. 1 б, в). Процесс разрушения ядер затрагивает также и устьичные клет-
Рис. 1. Данные оптической микроскопии клеток из нижнего эпидермиса листа гороха; а - контроль, б, в - 2,5 мМ ЫаСЫ. Длительность инкубации 20 ч. Стрелками указаны клеточные ядра (а) и фрагменты ядер (б).
ки. На рис. 1 б прослеживается промежуточная стадия ядерного разрушения, характеризующаяся дроблением ядра на несколько обломков, различающихся размерами (рис. 1 б). Такая фрагментация ядер - характерный для животных признак.
Фрагментированные ядра претерпевают дальнейшее разру- ^ 80 шение, переставая идентифицироваться при окрашивании ядерными красителями (рис. 1 в). Через 48 ч инкубации с 2,5 мМ №СЛЧ в 100% устьичных клеток ядра (и их фрагменты) не проявляются.
Влияние освещения на С^Г-
индуцированное разрушение ядер „ „ _ _
Рис. 2. ЫаСМ как индуктор разруше-в устьичных и эпидермальных ш ядер в эпидермальных клетках из
клетках из листьев гороха. При листьев шроха в темноте (линии 1,3)
и на свету (2, 4). Линии 1, 2 - кон-изолировании эпидермальных пле- тр0ЛЬ)з>4'_\5 мММаСЫ.
нок с поверхности листа ~ 10% эпидермальных клеток оказываются поврежденными, и при прокрашивании ядерными красителями в них не детектируются ядра (рис. 2). Через 3 ч инкубации в темноте и на свету дополнительно ~ 8% эпидермальных клеток контрольного (не обработанного варианта)
лишаются ядер (рис. 2, линии 1,2), 0 5 ю «
и число безъядерных клеток дости- „ время, ч
Рнс. 3. NaCN как индуктор разруше-гает ~ 18%. №01, добавленный в ния ядер в устьичных клетках из ли-концентрации 2,5 мМ, уже через стьев гороха в темноте (линии 1, 3) и „ „ ^ ~ на свету (2, 4). Линии 1, 2 - кон-
2-2,5 ч инкубации в темноте и на тр0ЛЬ>3г4_2,5мМтСН.
свету индуцирует почти 100%-ное разрушение ядер в эпидермальных клетках. При этом свет не оказывает влияния на С1Т-индуцированное разрушение ядер в эпидермальных клетках (рис. 2, линии 3, 4).
В сравнении с эпидермальными устьичные клетки отличались значительной устойчивостью к С>Г. При инкубации в темноте в течение 24 ч все 100% устьичных клеток в контроле сохраняли ядра (рис. 3, линия 1). В присутствии 2,5 мМ №СЫ у ~17% клеток происходило разрушение ядер (рис. 3, линия 3). В освещенных образцах количество безъядерных клеток через 24 ч инкубации возрастало и составляло 5% в отсутствие ИаСИ и 70% с (рис. 3, линии 2 и 4).
Влияние антиоксидантов и анаэробиоза на С]М~-индуцирован-ное разрушение ядер в клетках эпидермиса листьев гороха. Известно, что С1*Г оказывает множественное действие на метаболизм клетки, являясь ингибитором гемовой каталазы и пероксидаз, митохондриаль-ной цитохром с-оксидазы и хлоропластной рибулозо-1,5-бисфосфат-карбоксилазы. Ингибирование каталазы и пероксидаз должно снижать способность клетки разрушать Н2Ог. Ингибирование рибулозо-1,5-бис-фосфаткарбоксилазы, приводя к дефициту КАБР+, должно усиливать генерацию 02~* фотосинтетической электронтранспортной цепью за счет окисления ферредоксина кислородом. Таким образом, АФК могут являться одной из причин С>1-индуцированного разрушения ядер. В этой связи нами было испытано влияние антиоксидантов а-токоферола, БГТ и маннитола на СЫ -индуцированное разрушение ядер.
Все три соединения подавляли СИ "-индуцированное разрушение ядер в эпидермальных (рис. 4 а) и устьичных клетках (рис. 4 б), сами по себе не оказывая какого-либо воздействия на ядерный аппарат клеток.
В образцах, инкубируемых с 2,5 мМ ИаСИ в течение 1 ч, наблюдалось разрушение ядер эпидермальных клеток на 90-95% в темноте и на свету. При этом разрушение ядер в вариантах с КаСЫ + БГТ составляло не более 20% в темноте и на свету, что сравнимо с таковым в контрольных образцах. Чуть в меньшей степени оказывал блокирующее
гг <£ 80
60
в 40 Э
20
а ^ Эпидермальные клетки
1 ■Темнота
□Свет
|| и п ¡1 И
С? А
Л,//
/
влияние на ОГ-индуцированное разрушение ядер а-токоферол. В образцах КаСИ + а-токоферол количество безъядерных эпидермальных клеток не превышало 25%.
В значительной степени а-токоферол снимал эффект ИаСИ на ядерный аппарат устьичных клеток (рис. 4 6). Маннитол блокировал ОГ-индуцированное разрушение ядер в устьичных клетках. При этом аналог маннитола - сор-битол, который не является анти-оксидантом, не оказывал влияния на ОГ-индуцированное разрушение ядер (рис. 4 б).
Влияние антиоксидантов указывает на АФК-опосредован-ный характер ОГ-индуцирован-ного разрушения ядер. Об этом же свидетельствуют результаты следующего эксперимента. Действие ОТ как индуктора разрушения ядер в устьичных и эпидермальных клетках предотвращалось в анаэробных условиях (рис. 4 в).
100
*80 |
г во
I20 (0
а. о
1
Устъичные клетки
■Темнота □Свет
1
<? / / / * / /
а 80
Рис. 4. Влияние антиоксидантов (а, б) >, и анаэробиоза (в) на СЬГ-инду- д цированное разрушение ядер в устьичных (через 20 ч инкубации) и эпидермальных (через 1 ч инкубации) клетках из листьев гороха. КаСЫ (или КСИ) - 2,5 мМ, а-токоферол -0,1 мМ, БГТ - 0,1 мМ, маннитол -125 мМ, сорбитол - 125 мМ.
в Эпидермальные и
устьичные клетки
■Темнота гр
□Свет
II Л
• > * >• # * >
•у V Л- л
//V/
V0
Эпидермальные Устьичнью клетки клетки
Стигмателлин
ОМР-ИЧТ МВ СМ"
Н2О-[КВК1-|ФСЦ|-О—► ¡52—>РС-[ФСЦ—ЫАРР^СО,
Рис. 5. Влияние акцепторов электронов и ингибиторов фотосинтегической ЭТЦ хлоропластов (8атш1оу <& а1., 2003).
Действие акцепторов электронов на С1Ч~-индуцированное раз-
ню
^80 ш
к 60
£ 40 3 £ 20 м о
О. о
•4?
100
гг £ 80 ф Ч
2 60
ф
х
§ 40
Э
I 20
/
/
Эпидермальные клетки
□ Свет
лЛ
/
рушение клеточных ядер. Поскольку ОГ-индуцированный апоп-тоз в устьичных и эпидермальных клетках ингибировался антиокси-дантами и анаэробиозом, световая стимуляция этого процесса в устьичных клетках может быть связана с ролью хлоропластов как дополнительных поставщиков АФК. В этой связи мы испытали действие АФК-генерирующих реагентов - МВ и менадиона (витамина Кз) - индукторов фотоокислительного стресса.
МВ, известный как эффективный гербицид (см. рис. 5, иллюстрирующий ЭТЦ хлоропластов), восстанавливается ФСI, преимуще-
Рис. 6. Влияние МВ и менадиона на ственно БеЗ-центром Ив, и, спон-
С1>Г-индуцированное разрушение танно окисляясь 02, ведет к образо-ядер в эпидермальных (а) (через 1ч _
инкубации) и устьичных (б) (через ванию ' Дисмутирующего в
21 ч инкубации) клетках. ЫаСЫ - Н2О2. Накопление Н2О2 приводит к
2,5 мМ, МВ - 5 мМ, менадион - иншсгивации н202-чувствительных 0,1 мМ.
Устьичные клетки
й ■ Темнота □ Свет
1
/ # * / А, / ** /
ферментов: фруктозо-1,6-бисфосфатазы, ЫАОР+-глицеральдегидфос-фатдегидрогеназы, рибулозо-5-фосфаткиназы, аскорбатпероксидазы и даже супероксиддисмутазы (Miyagawa et al., 2000). Ферредоксин-NADP+-peflyfcra3a высвобождается из тилакоидной мембраны (Palatnik et al., 1997). Взаимодействуя с дыхательной цепью, МВ оказьшает множественные эффекты и на митохондрии (Palmeira et al., 1995). Менадион восстанавливается ФС II, ¿^цитохромным комплексом и ФСI хлоро-пластов (Hauska, 1977), а также митохондриальной ИАОН:убихинон-ок-сидоредуктазой (Cadenas et al., 1977). Продукты восстановления, катион-радикал МВ и анион-радикал менадиона, спонтанно окисляются С^: образуются Ог " и Н2О2. Кроме то-
80
60
40
Q.
s 20
i
Аэробиоз
■ Темнота □ Свет
Контроль KCN MB KCN + MB
2Q 6
Анаэробиоз
■Темнота
□Свет
го, менадион вызывает нефотохимическое тушение фотовозбужденного хлорофилла (Samuilov et al, 1998).
Как видно из рис. 6 а, МВ и менадион усиливают разрушение ядер и не оказывают влияния на действие CN" в эпидермальных клетках. ПКС, индуцированная менадионом, ранее была продемонстрирована в протопластах табака (Sun et al, 1999). MB и менадион сами по себе не влияли на Рис7- Влияние Ш на ОГ-индуциро-
ванное разрушение ядер в устьичных состояние ядер устьичных клеток клетках в аэробных (в) и анаэробных
на свету и в темноте, но предот- (б) условиях. KCN - 2,5 мМ, МВ -
„хт_ 5 мМ.
вращали CN -индуцированное разрушение ядер (рис. 6 6).
Двукратное снижение действия CN" в устьичных клетках, инкубируемых на свету, наблюдалось при концентрациях МВ и менадиона 2,5-3 и ~0,01 мМ соответственно (данные не представлены). Действие
Контроль KCN MB KCN + МВ
100,
S* § 60 ф
I 40j
э
а 20
a
Устьичные клетки
□Свет
ЛА
П
(? » » *
Устьичные клетки
■Темнота
п
100
¿80 а к в 60 х
¡40
: го
С>Г в устьичных клетках предотвращалось в анаэробных условиях, и МВ не влиял на снятие эффекта С^Г в анаэробных условиях (рис. 7, б).
Таким образом, предположение о хлоропластах как дополнительных поставщиках АФК при апоптозе не согласуется с данными о действии 0{' генерирующих реагентов - МВ и менадиона. Освещение и добавление этих реагентов оказывало противоположные эффекты на СЬГ-индуцированное разрушение ядер в устьичных клетках: эффект СЬГ, усиливающийся при освещении, ослаблялся или полностью блокировался МВ или мена-дионом. Это свидетельствует о том, что световая стимуляция С>Г-инду-цированной гибели устьичных клеток, по-видимому, обусловлена не только генерацией АФК, но и другими факторами.
Нами были испытаны акцепторы электронов, восстановленные формы которых самопроизвольно не окисляются кислородом. БХ, ДАД, ТМФД и ДФИФ предотвращали СЫ'-индуцированное разрушение
Рис.8. Влияние БХ, ДАД, ТМФД и ДФИФ на СГГ-ивдуцированное разрушение ядер в устьичных клетках на свету (а) и в темноте (б) и в эпидермальных клетках в темноте (в). ЫаСК - 2,5 мМ, БХ, ДАД, ТМФД или ДФИФ - 0,1 мМ. Время инкубации: 24 ч в опыте а и б и 1 ч в опыте в.
А?
100,
« 60 s
«40]
Э >•
2-20!
& 'J'v « .
яГ А
Л > i
¿Г ¿F
Эпидермаяьные клетки
■Темнота
lililí
/
(j ^. *
//
ядер в устьичных клетках на свету (рис. 8 а) и в темноте (рис. 8 б), но не в эпидермальных клетках (рис. 8 в). Эти соединения, взаимодействующие с ФСII, й,/-цитохромным комплексом и ФС1 хлоропластов (Нашка, 1977; Самуилов и др., 1997), вызывают окисление Р(2 и подавляют фотовосстановление КАБР+. Они окисляют также убихинол в мито-
хондриях,
взаимодействуя
100
1 * 60 о
| 40
><
а
КАБИгубихинон-оксидоредуктазой, ^ 80 сукцинат:убихинон-оксидоредукта-зой и йс/-цитохромным комплексом дыхательной цепи.
Результаты показывают, что д 20 редокс-состояние PQ у растений может контролировать ПКС. Действительно, СИ", инактивируя рибуло-зо-1,5-бисфосфаткарбоксилазу (Ын-<1а е1 а!., 1998), должен вызвать восстановление РС) в фотосинтетической электронтранспортной цепи г* хлоропластов. Менадион, БХ, ДАД, ТМФД или ДФИФ, окисляя хинол и ® ряд других компонентов фотосинте- | 40
тического и дыхательного переноса & 20
<0
электронов нарушают цепь этих событий и предотвращают С>Г-инду-цированное разрушение клеточных ядер.
Устьичные клети
■Темнота
□Свет
100
80 к 60
/
/
б
Л
* /
Эпидермальные клетки
■Темнота □Свет
11
¿Г
£
* <У «
А? л
/
М
#
# <5° .
<У « С *
* #
Влияние ингибиторов фото- Рис. 9. Влияние БСМи и ОЫР-ГЫТ
_ на СГГ-индуцированное разрушение
синтетического переноса элек- ^ г
ядер в устьичных (а) и эпи-
тронов БСМи, DNP-INT и стиг- дермальных (б) клетках на свету и в
мателлина на СГГ-индуцирован- темноте. - 2,5 мМ, ЭСМи,
ПЫР-ЕМТ - 0,01 мМ. Время инкуба-ное разрушение ядер. Рис. 9 а по- тк. 24 ч в опыте в и1чв опыте б
называет, что ChT-индуцированное разрушение ядер в освещенных устьичных клетках подавляется DCMU, ингибитором транспорта электронов между первичным (QA) и вторичным (Qb) пластохинонами в ФС П хлоропластов, а также DNP-INT, ингибиторами окисления пла-стохинола на участке Qo б^цитохромного комплекса хлоропластов, но не митохондриального Ьсу-цитохромного комплекса (Rich, 1984). Стиг-мателлин - ингибитор окисления пластохинола на участке Qo и хлоропластов, и митохондрий (Iwata et al, 1998; Breyton, 2000) - также предотвращает CN'-индуцированное разрушение ядер в освещенных устьичных клетках. DCMU и DNP-INT сами по себе не влияли на CN~-индуцированное разрушение ядер в устьичных и эпидермальных клетках. Стигмателлин значительно снижал эффект CN~Ha ядерный аппарат устьичных клеток на свету, но не в темноте (данные не представлены).
Полученные данные позволяют предполагать, что ОГ-индуциро-ванное разрушение ядер устьичных клеток, содержащих хлоропласты, индуцируется при комбинированном действии двух факторов - АФК и восстановленого пластохинона на участке Q0 й^цитохромного комплекса хлоропластов. Условия, необходимые для СКГ-индуцированного разрушения ядер в устьичных клетках, суммированы в таблице 1.
Табл. 1. Условия, необходимые для CN~-индуцированного разрушения
ядер устьичных клеток из листьев горюха (Самуилов и др., 2002). i
Условия АФК Предполагаемое состояние РО Разрушение ядер
Аэробиоз + Восстановление +
Анаэробиоз - Восстановление -
Аэробиоз + акцепторы электронов + Окисление -
Анаэробиоз + МВ - Окисление -
Аэробиоз + ЕЮМи + Окисление -
Аэробиоз + ОЫР-ГЫТ или стигмателлин + Вытеснение с участка <Зо ¿/-комплекса -
Действие ингибиторов протеинкиназ и протеаз. Стауроспорин, ингибитор протеинкиназы С, и ингибиторы цистеиновых протеаз NEM и ИА подавляли ОГ-индуцированный апоптоз устьичных клеток в темноте и на свету. Такой же эффект оказывал ФМСФ, ингибитор серино-вых протеаз. Ранее было показано, что стауроспорин и ингибиторы цистеиновых и сериновых протеаз блокируют индукцию ПКС в эпидер-мальных клетках табака (Allan and Fluhr, 1997), в клетках из суспензионных культур сои (Glycine max) (Levine et al., 1996) и томатов (De Jong et al., 2000). Полученные данные согласуются с представлениями об апоптозе как активном процессе клеточного саморазрушения, вовлекающего участие протеинкиназ и протеаз.
С^Г-индуцированное разрушение ядер в клетках эпидермиса мутантов гороха. В связи с рассмотрением роли хлоропластов в апоптозе растений особый интерес для исследования представляли мутанты гороха, имеющие нарушения в ФС I, ФС II и ФС I + II: мутанты Chl-5, Chl-1 и Ха-17, соответственно. Нарушение фотосистем подтверждены данными ЭПР-спектроскопии.
Как и у исходных сортов гороха, цианид вызывал фрагментацию и исчезновение ядер в устьичсных клетках мутантов. Это свидетельствует о том, что С>Г-индуцированное разрушение ядер устьичных клеток как у исходного сорта, так и у мутантов гороха протекает через механизм апоптоза.
В свете данных об участии хлоропластов в апоптозе устьичных клеток мы исследовали влияние освещения и действие агентов, взаимодействующих с ФС II или ФС I, на этот процесс. В качестве таковых были выбраны DCMU и метилвиологен, взаимодействующие, соответственно, с ФС II и ФС I.
Свет усиливал CN'-индуцированное разрушение ядер в клетках исходного сорта и мутанта Chl-5, но не оказывал влияния в клетках мутантов Chl-1 и Ха-17 (рис. 10). Уровень ОГ-индуцированного разрушения ядер в темноте у мутанта Chl-5 возрастал в два раза по сравнению с
таковым у исходного сорта (ср. рис. 10 а и б), а у мутантов СЫ-1 и Ха-17 - в 3 раза (рис. 10 в, г). Таким образом, световая стимуляция ОГ-индуцированного разрушения ядер в устьичных клетках проявляется лишь при наличии функционально активной ФСII и отсутствует при ее нарушении.
БСМи сам по с;ебе не оказывал влияния на ядра устьичных клеток, но эффективно предотвращал световую стимуляцию разрушительного действия СЬГ в образцах с активной ФС П, не влияя в тех же об-
що
£ 80
с£ ®
5 60
ф
£
| 40
I £ 20
Исходный сорт
#
/
1
Л
«У
*
100
^80 с£
а «60 ш
¡40
<0 £20
Мутант СЬ1-1 с нарушениями ФС II
/
/
* ¿г
100
£ 80
к 60
Ф
X
X ф
1 40 &
<п я
о- 20
Мутант СИ1-5 с нарушениями ФС I
|
/
А?
100
4?
/
¿80 ©
4
5 60
X ф
э 40 &
О
&
20
Мутант Ха-17
с нарушениями ФС II и ФС I
/
#
Рис. 10. Влияние ОСМи и МВ на СЫ~-индуцированное разрушение ядер в устьичных клетках в темноте (■) и на свету (□). ЫаС^ - 2,5 мМ, БСМи -10 мкМ, МВ - 5 мМ. Время инкубации 20 ч.
разцах на СТ<Г-индуцированное разрушение ядер в темноте (рис. 10 а, б). В образцах, дефективных по ФС II (рис. 10 в) или по ФСII + ФС I (рис. 10 г), БСМи не оказывал влияния на разрушительное действие СМ" на свету или в темноте.
В присутствии СИ" МВ, вызывая окисление компонентов фотосинтетической цепи хлоропластов, предотвращал СЬГ-индуцированное разрушение ядер в устьичных клетках на свету у исходного сорта гороха (рис. 10 а). Однако МВ не влиял или оказывал незначительное влияние на уровень светового разрушения ядер в устьичных клетках мутантов с повреждениями в ФС I (рис. 10 б, г). Он несколько снижал разрушительное действие ОТ у мутантов с активной ФС I на свету (рис. 10 в) и не оказывал действия на ОчГ-индуцированное разрушение ядер у всех трех мутантов в темноте. Результаты показывают, что МВ предотвращает С>Г-индуцированное разрушение ядер освещенных устьичных клеток при нормальном функционировании ФС II и ФС I и не эффективен при нарушении как ФС И, так и ФС I.
Выводы
1. Исследован апоптоз у растений. В качестве модельной системы выбран С>Г-индуцированный апоптоз клеток нижнего эпидермиса из листьев гороха. ОТ вызывает синхронную массовую гибель клеток: разрушение ядер в эпидермальных и устьичных клетках гороха с промежуточной стадией их фрагментации, характерной для алоптоза. Усть-ичные клетки значительно устойчивее к воздействию С>Г, чем эпидер-мальные. Свет ускоряет С>Г-индуцированное разрушение ядер, в устьичных, но не в эпидермальных клетках. Действие света возрастает с увеличением его интенсивности.
2. Антиоксиданты и анаэробиоз подавляют СЬГ-индуцированное разрушение ядер в устьичных и эпидермальных клетках. Метилвиоло-ген и менадион, восстанавливающиеся компонентами фотосинтетической и дыхательной ЭТЦ и спонтанно окисляющиеся 02 с образованием
Ог ", не оказывают эффекта на ядерный аппарат клеток и подавляет СКГ-индуцированное разрушение ядер в устьичных, но не в эпидермальных клетках. Такое же действие оказывают акцепторы электронов (БХ, ДАД, ТМФД и ДФИФ), восстановленные формы которых не окисляются (или окисляются медленно) 02.
3. ОГ-индуцированное разрушение ядер в освещенных устьичных клетках подавляется БСМи, ингибитором транспорта электронов между первичным (С2А) и вторичным (С?в) пластохинонами в ФСII хло-ропластов, а также БИР-ЮТ и стигмателлином, конкурентными ингибиторами окисления пластохинола на участке (Зо А^цитохромного комплекса хлоропластов. Ингибитор протеинкиназ стауроспорин и ингибиторы протеаз КЕМ, ИА и ФМСФ предотвращают СЫ"-индуцированное разрушение ядер устьичных клеток на свету и в темноте.
4. Опыты с мутантами гороха, имеющими нарушения в ФС I (мутант СЫ-5), ФС II (СЫ-1) и ФС II + ФС I (Ха-17) показали, что световая стимуляция ОГ-индуцированного апоптоза устьичных клеток и ее снятие БСМи обусловлены функционированием ФС II. Действие МВ, предотвращающего С>Г-индуцированный апоптоз у нормальных растений, снималось или значительно снижалось при нарушении активности ФС II и/или ФС I.
5. Полученные результаты позволяют предполагать, что инициация апоптоза устьичных клеток зависит от комбинированного действия двух факторов - АФК и восстановленного пластохинона на участке С>о ¿^цитохромного комплекса хлоропластов. В целом, результаты свидетельствуют об участии хлоропластов в ПКС у растений.
Список цитированной литературы: Ежова Т.А., Гостимский С.А. II Генетика, 1979, 15, 691-700. Паушева З.П. // Практикум по цитологии растений, 1976, Москва, Колос. Рощина В.В. и др. // Биохимия, 1982, 47, 1512-1520. Самуилов В.Д. и др. II Биохимия, 1997, 62, 10601065. Самуилов В.Д. и др. // Биохимия, 2000, 65, 817-824. Самуилов В.Д. и др. //
Биохимия, 2002, 67, 755-765, Allan A., Fluhr R. // Plant Cell 1997, 9, 1559-1572. Breyton C. H J.Biol.Chem., 2000, 275, 13195-13201. Cadenas E. et al. // Лгс/г. сйеет. Biophys., 1977, 180, 248-257. De Jong A.J. et al. II Planta, 2000, 211, 656-662. Hauska G. In Encyclopedia of Plant Physiology, edited by Trebst A. and Avron, M, 1977, Springer-Verlag, Berlin, 253-265. Ishida H. et al. // Planta, 1998, 204, 305-309. Iwata S. et al. // Science, 1998, 281, 64-71. Levine A. et al. // Curr. Biol., 1996, 6, 427437. Miyagawa Y. et al. // Plant Cell Physiol., 2000, 33, 311 -320. Palatnlk J.F. et al. // Plant Physiol., 1997, 115, 1721-1727. Palmeira C.M. et al. II Biochim. Biophys. Acta, 1995, 1229, 187-192. Rich P.R. И Biochim. Biophys. Acta, 1984, 768, 53-79. Ryerson D.E., Heath M.C. II Plant Cell, 1996, 8, 393-402. Samuilov V.D. et al. II Biochem. Mol. Biol. Int., 1998, 46, 333-341. Samuilov V.D. et al. // Biosci. Rep., 2003, in press. Sun Y.-L. et al. // FEBS Lett., 1999, 462, 317-321. Wang H. et al. // Plant Cell, 1996, 8, 375391.
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
1. Самуилов В.Д., Лагунова Е.М., Бенгга О.Е., Киташов А.В. Индуцированное CN" разрушение ядер в клетках листьев гороха // Биохимия, 2000, 65, 817-824.
2. Самуилов В.Д., Олескин А.В., Лагунова Е.М. Программируемая клеточная смерть II Биохимия, 2000,65,1029-1046.
3. Лагунова Е.М., Бешта О.Е., Самуилов В.Д. CN" как индуктор разрушения ядер в клетках листьев гороха // Тезисы докладов Междунар. конференции "Физиология растений - наука III тысячелетия", IV съезд общества физиологов растений России, Москва, Инстшут физиологии растений им. К.А Тимирязева РАН, 1999, 1, стр. 403.
4. Лагунова Е.М., Самуилов В.Д. Активные формы кислорода и разрушение ядер в клетках листьев гороха II Тезисы стендовых сообщений школы-конференции "Горизонты физико-химической биологии", Пущино, ОФХБ РАН, 2000,1, стр. 314.
5. Самуилов В.Д., Безряднов Д.В., Бешта О.Е., Киташов А.В., Лагунова Е.М., Федоренко Т.А. Н2О2, фотосинтез и клеточное ядро // Материалы Междунар. конференции "Митохондрии, клетки и активные формы кислорода", Пущино, Институт Биофизики клетки РАН, 2000, стр. 134135.
6. Лагунова Е.М., Изюмов Д.С., Киселевский Д.Б., Самуилов В.Д. Программируемая клеточная смерть у микроорганизмов и высших растений // Материалы Междунар. конференции "Автотрофные микроорганизмы", МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, «МАКС Пресс», 2000, стр. 113-114.
7. Изюмов Д.С., Лагунова Е.М. Менадион снижает СЬГ-индуцированное разрушение ядер в клетках листьев гороха // Сборник тезисов V пущинской конференции молодых ученых "Биология - наука 21 века", Пущино, 2001, стр. 131-132.
8. Киселевский Д.Б., Лагунова Е.М. Влияние метилвиологена на CN -индуцированное разрушение ядер в клетках из листьев гороха // Сборник тезисов V пущинской конференции молодых ученых "Биология - наука 21 века", Пущино, 2001, стр. 133.
9. Самуилов В.Д., Безряднов Д.В., Киташов А.В., Лагунова Е.М., Федоренко Т.А. Н2О2 и фотосинтетический кислород // Материалы III съезда фотобиологов России, Воронеж, 2001, стр. 189-191.
10. Лагунова Е.М., Изюмов Д.С., Киселевский Д.Б., Самуилов В.Д. Устойчивость растений к патогенным возбудителям и апоптоз: роль хлоропластов // Материалы междунар. конференции "Биотехнология на рубеже двухтысячелетий", Саранск, 2001, стр. 108-110.
11. Lagunova Е.М, Izyumov D.S, Kiselevsky D.B, Samuilov V.D Programmed cell death in plants: effects of light, electron acceptors and inhibitors of the photosynthetic redox chain of chloroplasts // Programm and Abstract Book of Advanced Course: "Free Radicals, Nitric Oxide, and Inflammation: Molecular, Biochemical, and Clinical Aspects", Turkey, Antalya, 2001, p. 80.
12. Самуилов В.Д, Лагунова E.M., Дзюбинская E.B., Изюмов Д.С., Киселевский Д.Б., Макарова Я.В. Участие хлоропластов в программируемой гибели клеток у растений // Биохимия, 2002, 67, 757-
13. Лагунова Е.М. Зависимость программируемой клеточной смерти устьичных клеток у растений от состояния фотосинтетической цепи переноса электронов // Тезисы докладов III съезда биохимического общества, Санкт-Петербург, 2002, стр. 444-445.
765.
\
\
Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. 102 Тираж 75 экз. Заказ №38
lésé I P1S86 t
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Лагунова, Елена Михайловна
Оглавление
Список использованных сокращений
1. Введение б
2. Обзор литературы
2.1. Становление представлений о клеточной смерти. Типы клеточной смерти.
2.2. Механизмы ПКС
2.2.1. Роль протеаз.
2.2.2. Роль эндонуклеаз.
2.2.3. Участие протеинкиназ.
2.3. АФК и их роль в ПКС
2.4. Роль митохондрий в ПКС.—.
2.4.1. Митохондрии как АФК-генерирующие системы.
2.4.2. Митохондрии как поставщики апоптогенных факторов.
2.5. Хлоропласты как энергопреобразующие и сигналпередающие системы. Косвенные данные об участии хлоропластов в ПКС.
2.5.1. Фотосинтетическая электронтранспортная цепь. Общие представления.
2.5.2. Хлоропласты как АФК-генерирующие системы.
2.5.3. PQ-зависимые ПК хлоропластов.
2.5.4. Косвенные данные об участии хлоропластов в ПКС.
2.6. Акцепторы электронов фотосинтетической ЭТЦ и игибиторы электронного транспорта.
2.7. Модели для изучения ПКС у растений.
3. Экспериментальная часть
3.1. Цель и задачи исследования
3.2. Объекты и методы исследования..
3.2.1. Исходные сорта и мутаны гороха, использованные в работе.
3.2.2. Проращивание гороха и выделение абаксиального эпидермиса листа.
3.2.3. ЭПР-спеюгроскопия.
3.2.4. Оксиметрия.
3.2.5. Спектрофотометрия.
3.2.6. Кондуктометрия.
3.2.7. Создание анаэробных условий.
3.2.8. Приготовление гематоксилина Карацци.
3.2.9. Инфильтрация реагентов.
3.2.10. Условия инкубации с реагентами.
3.2.11. Окрашивание препаратов, микроскопия и получение фотографий.
3.2.12. Статистическая обработка данных.
3.2.13. Обоснование экспериментальных подходов, использованных в работе
3.3. Результаты исследования.—.
3.3.1. Подбор условий инкубации.
3.3.2. Подбор режима инфильтрации.
3.3.3. Проверка активности ферментов, используемых для создания анаэробных условий в среде инкубации.
3.3.4. Кондуктометрические опыты.
3.3.5. Влияние CN~Ha ядерный аппарат клеток эпидермиса из листьев гороха.
3.3.6. Влияние освещения на С>Г-индуцированное разрушение ядер в усть-ичных и эпидермальных клетках из листьев гороха.
3.3.7. Влияние интенсивности света и его спектрального состава на CN~-hh-дуцированное разрушение ядер в устьичных клетках из листьев гороха.
3.3.8. Влияние антиоксидантов и анаэробиоза на CNT-индуцированное разрушение ядер в клетках эпидермиса листьев гороха.
3.3.9. Действие акцепторов электронов на СГГ-индуцированное разрушение клеточных ядер.
3.3.10. Влияние ингибиторов фотосинтетического переноса электронов DCMU, DNP-INT и стигмателлина на CNT-индуцированное разрушение ядер.
3.3.11. Действие ингибиторов протеинкиназы С и протеаз.
3.3.12. CNT-индуцированное разрушение ядер в клетках эпидермиса мутантов гороха.
3.3.12.1. ЭПР-спекроскопия листьев гороха.
3.3.12.2. Световая микроскопия устьичных клеток.
3.3.12.3. Действие DCMU и метилвиологена на CN'-индуцированный апоптоз устьичных клеток.
3.4. Обсуждение результатов.
3.5. Выводы.
4. Литература
Список использованных сокращений
АО Альтернативная оксидаза
АФК Активные формы кислорода
БГТ 3,5-Ди-трет-бутил-4-гидрокситолуол (ионол)
БХ и-Бензохинон
ГО Гиперчувствительный ответ
ДАД Диаминодурол (2,3,5,6-тетраметил-и-фенилендиамин)
ДФИФ 2,6-Дихлорфенолиндофенол
ИА Иодацетамид
MB Метилвиологен
ПК Протеинкиназа
ПКС Программированная клеточная смерть
СК Салициловая кислота
ТМФД М,Ы,М',М'-Тетраметил-я-фенилендиамин
ФМСФ Фенилметилсульфонилфторид
ФС Фотосистема
ЦПМ Цитоплазматическая мембрана
ЭПР Электронный парамагнитный резонанс
ЭТЦ Электронтранспортная цепь
DCMU 3-(3',4'-Дихлорфенил)-1,1-диметилмочевина
DNP-INT Динитрофениловый эфир иоднитротимола
NEM N-Этилмалеимид
PQ Пластохинон
Только совокупность двух процессов, созидания и разрушения, характеризует живое тело. Организм живет только пока разрушается".
К.А. Тимирязев
Введение Диссертация по биологии, на тему "Программированная клеточная смерть у растений: роль хлоропластов"
в клетках всех организмов существует генетически запрограммированный механизм саморазрушения, называемый программированной клеточной смертью (ПКС). Начиная с ранних стадий эмбриогенеза, ПКС сопровождает многоклеточный организм в течение всей его жизни. ПКС способствует сохранению нормального функционирования биологической системы, очищая от ненужных, больных, закончивших свой жизненный цикл или появившихся в результате мутаций потенциально опасных клеток. Формообразовательные процессы в онтогенезе, поддержание тканевого гомеостаза, иммунные реакции на вторжение патогена, ответ на стрессорные факторы окружающей среды — все эти процессы сопровождаются ПКС. Нарушение программы гибели клеток ведет к развитию многих заболеваний у человека, животных и растений (в том числе канцерогенеза, дефектов в росте и развитии).Открытие ПКС явилось мощным стимулом в развитии клеточной биологии и иммунологии. В настоящее время программированная клеточная смерть — наиболее бурно развивающаяся область биологии и медицины и количество научных работ в этой области растет по экспоненте. Сравнительный анализ показывает, что некоторые факторы, участвующие в реализация ПКС, универсальны для всех эукариотических клеток, однако растения могут использовать и уникальные пути контроля над этим процессом (Lam et al., 2001).Выявление механизмов ПКС у растений имеет не только теоретическое, но и практическое значение в связи с повышением устойчивости сельскохозяйственых растений к патогенам. Ряд факторов растительного происхождения способен активировать ПКС у животных, в том числе опухолевых клеток. В этой области имеются положительные результаты (Ahmad et all., 2000; De la Taille et al., 2000a,b; Dong, 2000; Fingrut and Flescher, 2002).
Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Лагунова, Елена Михайловна
3.5. Выводы
1. Исследован апоптоз у растений. В качестве модельной системы выбран С>Г-индуцированный апоптоз клеток нижнего эпидермиса из листьев гороха. CN" вызывает синхронную массовую гибель клеток: разрушение ядер в эпидермальных и устьичных клетках гороха с промежуточной стадией их фрагментации, характерной для апоптоза. Устьичные клетки значительно устойчивее к воздействию CN~, чем эпидермальные. Свет ускоряет ОГ-индуцированное разрушение ядер, в устьичных, но не в эпидермальных клетках. Действие света возрастает с увеличением его интенсивности.
2. Антиоксиданты и анаэробиоз подавляют С>Г-индуцированное разрушение ядер в устьичных и эпидермальных клетках. Метилвиологен и менадион, восстанавливающиеся компонентами фотосинтетической и дыхательной ЭТЦ и спонтанно окисляющиеся 02 с образованием 02~\ не оказывают эффекта на ядерный аппарат клеток и подавляет СН~-индуцированное разрушение ядер в устьичных, но не в эпидермальных клетках. Такое же действие оказывают акцепторы электронов (БХ, ДАД, ТМФД и ДФИФ), восстановленные формы которых не окисляются (или окисляются медленно) 02.
3. СЬГ-индуцированное разрушение ядер в освещенных устьичных клетках подавляется DCMU, ингибитором транспорта электронов между первичным (QA) и вторичным (QB) пластохинонами в ФС II хлоропластов, а также DNP-INT и стигмателлином, конкурентными ингибиторами окисления пластохинола на участке Qo 6,/-цитохромного комплекса хлоропластов. Ингибитор протеинкиназ стауроспорин и ингибиторы протеаз NEM, ИА и ФМСФ предотвращают CN -индуцированное разрушение ядер устьичных клеток на свету и в темноте.
4. Опыты с мутантами гороха, имеющими нарушения в ФС I (мутант Chl-5), ФС II (Chl-1) и ФС II + ФС I (Ха-17) показали, что световая стимуляция CN~-индуцированного апоптоза устьичных клеток и ее снятие DCMU обусловлены функционированием ФС II. Действие MB, предотвращающего CN~-индуцированный апоптоз у нормальных растений, снималось или значительно снижалось при нарушении активности ФС II и/или ФС I.
5. Полученные результаты позволяют предполагать, что инициация апоптоза устьичных клеток зависит от комбинированного действия двух факторов — АФК и восстановленного пластохинона на участке Q0 й^цитохромного комплекса хлоропластов. В целом, результаты свидетельствуют об участии хлоропластов в ПКС у растений.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лагунова, Елена Михайловна, Москва
1. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятое А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чубатова Н.В. (2000) Основы микротехнических исследований в ботанике. Справочное руководство. Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, биологический факультет, кафедра высших растений.
2. Виноградов А.Д., Гаврикова Э.В., Гривенникова В.Г., Жарова Т.В., Захарова Н.В. (1999) Каталитические свойства митохондриальной NADH:y6nxHHOH-оксидоредуктазы (комплекса I). Биохимия 64, 174-193.
3. ГОСТ 9411-66. Стекло цветное оптическое. Москва, 1966.
4. Гостимский С.А., Карвовская Е.А., Синещеков В.А., Беляев О.Б. (1982) Электронно-микроскопические и спектральные свойства желтых летальных мутантов гороха. Генетика 18, 124-132.
5. Ежова Т.А., Гостимский С.А. (1979) Генетический анализ хлорофилльных мутаций гороха. Генетика 15,691-700.
6. Люттге У., Хигинботам Н. (1984) Передвижение веществ в растениях. Москва, Колос.
7. Макаров В.Б., Сафронов В.В. (1978) Цитогенетические методы анализа хромосом. Москва, Наука, 7-10.
8. Новожилова А.П., Плужников Н.Н., Новиков B.C. (1996) Механизмы клеточной смерти: проблемы и перспективы. В кн. Программированная клеточная гибель (под ред. Новикова B.C.), Наука, С.-Петербург, 9-29.
9. Осипов А.Н., Якутова Э.Ш., Владимиров Ю.А. (1993) Образование гидроксильных радикалов при взаимодействии гипохлорита с ионами железа. Биофизика 38, 3,390-396.
10. Паушева З.П. (1976) Практикум по цитологии растений. Москва, Колос.
11. Рощина В.В., Божок Г.В., Гостимский С.А. (1982) Исследование фотохимической активности мутантов гороха с нарушениями фотосистем. Биохимия 47, 15121520.
12. Самуилов В.Д. (2001) Программируемая клеточная смерть у растений. Соросовский образовательный журнал 7,12-17.
13. Самуилов В.Д., Лагунова Е.М., Бешта О.Е., Киташов А.В. (2000а) Индуцированное CN- разрушение ядер в клетках листьев гороха. Биохимия 65, 817-824.
14. Самуилов В.Д., Лагунова Е.М., Дзюбинская Е.В., Изюмов Д.С., Киселевский Д.Б., Макарова Я.В. (2002) Участие хлоропластов в программируемой гибеликлеток у растений. Биохимия 67,757-765.
15. Самуилов В.Д., Олескин А.В. (1994) Технологическая биоэнергетика. Учебное пособие, Москва, МГУ.
16. Самуилов В.Д., Олескин А.В., Лагунова Е.М. (20006) Программируемая клеточная смерть. Биохимия 65, 1029-1046.
17. Сапрунова В.Д., Казимирчук С.А., Тоньшин А.А, Бакеева Л.Е., Ягужинский Л.С. (2002) Индукция апоптоза в миокарде в условиях аноксии. Биохимия 67, 293302.
18. Скулачев В.П. (2000) Кислород и явления запрограммированной смерти. Первое Северинское чтение, М., ИБМХ РАМН.
19. Тарчевский И.А. (2002) Сигнальные системы клеток растений. Москва, Наука.
20. Шорнинг Б.Ю., Смирнова Е.Г., Ягужинский Л.С., Ванюшин Б.Ф. (2000) Необходимость образования супероксида для развития этиолированных проростков пшеницы. Биохимия 65,1612-1617.
21. AfFourtit С., Albury M.S., Crichton P.G., Moore A.L. (2002) Exploring the molecular nature of alternative oxidase regulation and catalysis. FEBS Lett. 510, 121-126.
22. Ahmad N., Cheng P., Mukhtar H. (2000) Cell cycle dysregulation by green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate. Biochem. Biophys. Res. Commun. 275, 328-334.
23. Allan A, Fluhr R. (1997) Two distinct sources of elicited reactive oxygen species in tobacco epidermal cells. Plant Cell 9, 1559-1572.
24. Allen J.F (1992) Protein phosphorylation in regulation of photosynthesis. Biochim. Biophys. Acta 1098,275-335.
25. Allen L.J., MacGregor K.B., Koop R.S., Bruce D.H., Karner J., Bown A.W. (1999) The relationship between photosynthesis and mastoparan-induced hypersensitive response in isolated mesophyll cells. Plant Physiol. 119,1233-1241.
26. Allen R.D., Webb R.P., Schake S.A. (1997) Use of transgenic plants to study antioxidant defenses. Free Radical. Biol. Med. 23,473-479.
27. Amor Т., Babiyehuk E., Inze D., Levine A. (1998) The involvement of poly(ADP-ribose) polymerase in the oxidative stress responses in plants. FEBS Lett. 440, 1-7.
28. Ananyev G., Renger G., Wacker U., Klimov V. (1994) The photoproduction of superoxide radicals and the superoxide dismutase activity of Photosystem II. The possible involvement of cytochrome b559. Photosynth. Res. 41, 327-338.
29. Aoyagi S., Sugiyama M., Fukuda H. (1998) BEN1 and ZEN1 cDNAs encoding Sl-type DNAses that are associated with programmed cell death in plants. FEBS Lett. 429,134.138.
30. Asada К., Takahashi M. (1987) Production and scavenging of active oxygen in photosynthesis. In Photoinhibition, edited by D.J. Kyle, C.B. Osmond and C.J. Arntzen, 227-287.
31. Asai Т., Stone J.M., Heard J.E., Kovtun Y., Yorgey P., Sheen J., Ausubel F.M. (2000) Fumosin В1-induced cell death in arabidopsis protoplasts requires jasmonate-, ethylene-, and salicylate-dependent signaling pathways. Plant Cell 12, 1823-1836
32. Aslund F., Zheng M., Beckwith J., Storz G. (1999) Regulation of the OxyR transcription factor by hydrogen peroxide and the cellular thiol-disulfide status. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 6161-6165.
33. Bachmair A., Becker F., Masterson R.V., Schell J. (1990) Perturbation of the ubiquitin system causes leaf curling, vascular tissue alteration and necrotic lesions in a higher plant. EMBOJ. 9,4543-4549.
34. Balaban T.S., Fromme P., Holzwarth A.R., Krauss N., Prokhorenko V.I. (2002) Relevance of the diastereotopic ligation of magnesium atoms of chlorophylls in Photosystem I. Biochim. Biophys. Acta 1556, 197-207.
35. Balk J., Leaver C.J. (2001) The PET 1-CMS mitochondrial mutation in sunflower is associated with premature programmed cell death and cytochrome с release. Plant Cell 13, 1803-1818.
36. Balk J., Leaver C.J., McCabe P.F. (1999) Translocation of cytochrome с from the mitochondria to the cytosol occurs during heat-induced programmed cell death in cucumber plants. FEBS Lett. 463, 151-154.
37. Bechtold N., Pelletier G. (1998) In planta Agrobacterium-mediated transformation of adult Arabidopsis thaliana plants by vacuum infiltration. Methods. Mol. Biol. 82, 259-266.
38. Beers E.P. (1997) Programmed cell death during plant growth and development. Cell Death Differ. 4, 649-661.
39. Beers E.P., Freeman T.B. (1997) Proteinase activity during tracheary element differentiation in Zinnia mesophyll cultures. Plant Physiol. 113, 873-880.
40. Beers E.P., McDowell J.M. (2001) Regulation and execution of programmed cell death in response to pathogens, stress and developmental cues. Curr. Opinion 4, 561-567.
41. Beers E.P., Woffenden B.J., Zhao C. (2000) Plant proteolytic enzymes: possible rolesduring programmed cell death. Plant Mol. Biol. 44, 399-415.
42. Beligni M.V., Lamattina L. (1999) Nitric oxide protects against cellular damage produced by methylviologen herbicides in potato plants. Nitric Oxide 3, 199-208.
43. Bernardi P., Colonna R., Costantini P., Eriksson O., Fontaine E., Ichas F., Massari S., Nicolli A., Petronilli V., Scorrano L. (1998) The mitochondrial permeability transition. Biofactors 8,273-281.
44. Berry S., Rumberg B. (1999) Proton to electron stoichiometry in electron transport of spinach thylakoids. Biochim. Biophys. Acta 1410,248-261.
45. Berthold D.A., Andersson M.E., Nordlund P. (2000) New insight into the structure and function of the alternative oxidase. Biochim. Biophys. Acta 1460, 241-254.
46. Bethke P.C., Jones R.L. (2001) Cell death of barley aleurone protoplasts is mediated by reactive oxygen species Plant J. 25,19-29.
47. Blackstone N.W, Green D.R. (1999) The evolution of a mechanism of cell suicide. Bioessays 21, 84-88.
48. Bolwell G.P., Butt V.S., Davies D.R., Zimmerlin A. (1995) The origin of the oxidative burst in plants. Free Rad. Res. 23, 517-532.
49. Bowler Ch., Fluhr R. (2000) The role of calcium and activated oxygens as signals for controlling cross-tolerance. Trends Plant Sci. 5,241-246.
50. Breyton C. (2000) Conformational changes in the cytochrome b(f complex induced by inhibitor binding. J.Biol. Chem. 275, 13195-13201.
51. Buchanan-Wollaston V. (1997) The molecular biology of leaf senescence. J. Exp. Biol. 48,181-199.
52. Budihardjo I., Oliver H., Lutter M., Luo X., Wang X. (1999) Biochemical pathways of caspase activation during apoptosis. Annual Rev. Cell Dev. Biol. 15,269-290.
53. Cadenas E., Boveris A., Ragan C.I., Stoppani A.O. (1977) Production of superoxide radicals and hydrogen peroxide by NADH-ubiquinone reductase and ubiquinol-cytochrome с reductase from beef-heart mitochondria. Arch. Biochem. Biophys., 180, 248-257.
54. Cai J., Jones D.P. (1998) Superoxide in apoptosis. Mitochondrial generation triggered by cytochrome с loss. J. Biol. Chem. 273, 11401-11404.
55. Callis J., Vierstra R.D. (2000) Protein degradation in signaling. Curr. Opin. Plant. Biol. 3, 381-386.
56. Campa C., Schmitt-Kopplin P., Cataldi T.R., Bufo S.A., Freitag D., Kettrup A. (2000) Analysis of cyanogenic glycosides by micellar capillary electrophoresis. J. Chromatogr. B. Biomed. Sci. Appl. 739, 95-100.
57. Cardinale F., Jonak C., Ligterink W., Niehaus K., Boiler Т., Hirt H. (2000) Differentialactivation of four specific МАРК pathways by distinct elicitors. J. Biol. Chem. 275, 36734-36740.
58. М.С., Leber В., Andrews D., Penninger J., Kroemer G. (2000b) Mitochondrio-nuclear translocation of AIF in apoptosis and necrosis. FASEBJ. 14, 729-739.
59. De Jong A.J., Hoeberichts F.A., Yakimova E.T., Maximova E., Woltering E.J. (2000) Chemical-induced apoptosis cell death in tomato cells: involvement of caspase-like proteases. Plartta 211,656-662.
60. De Jong A.J., Yakimova E.T., Kapohina V.M., Woltering E.J. (2002) A critical role for ethylene in hydrogen peroxide release during programmed cell death in tomato suspension cells. Planta 214, 537-545.
61. De la Taille A., Hayek O.R., Burchardt M., Burchardt Т., Katz A.E. (2000b) Role of herbal compounds (PC-SPES) in hormone-refractory prostate cancer: two case reports. J. Altern. Complement. Med. 6,449-451.
62. De Silva I., Poirier G.G., Heath M.C. (1998) Activation of cysteine proteases in cowpea plants during the hypersensitive response — a form of programmed cell death. Exp. Cell Res. 245,389-399.
63. Deiss L.P., Galinka H., Berissi H., Cohen O., Kimchi A. (1996) Cathepsin D protease mediates programmed cell death induced by interferon-y, Fas/APO-1 and TNF-a. EMBOJ. 15,3861-3870.
64. Del Pozo O., Lam E. (1998) Caspases and programmed cell death in the hypersensitive response of plants to pathogens. Curr. Biol. 8, 1129-1132.
65. Del Rio L.A., Pastori G.M., Palma J.M., Sandalio L.M., Sevilla F., Corpas F.J., Jimenez A., Lopez-Huertas E., Hernandez J.A. (1998) The activated oxygen role of peroxisomes insenescencq. Plant Physiol. 116, 1195-1200.
66. Delorme V.G., McCabe P.F., Kim D.J., Leaver C.J. (2000) A matrix metalloproteinase gene is expressed at the boundary of senescence and programmed cell death in cucumber. Plant Physiol. 123,917-927.
67. DeMartino G.N., Slauohter C.A. (1999) The proteasome, a novel protease regulated by multiple mechanisms. J. Biol. Chem. 274,22123-22126.
68. Depraetere V., Golstein P. (1998) Dismantling in cell death: Molecular mechanisms and relationship to caspase activation. Scand. J. Immunol. 47, 523-531.
69. Donahue J.L., Okupodu C.M., Cramer C.L., Grabau E.A., Alscher R.G. (1997) Responses of antioxidants to paraquat in pea leaves. Plant Physiol. 113,249-257.
70. Dong Z. (2000) Effects of food factors on signal transduction pathways. Biofactors 12,17.28.
71. Drake R., John I., Farell A., Cooper W., Schuch W., Grierson D. (1996) Isolation and analysis of cDNAs encoding tomato cysteine proteases expressed during leaf senescence. Plant Mol. Biol. 30, 755-767.
72. Drew M.C. (1997) Oxygen deficiency and root metabolism injury and acclimation under hypoxia and anoxia. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48,223-250.
73. Drew M.C., He C.J., Morgan P.W. (2000) Programmed cell death and aerenchyma formation in roots. Trends Plant Sci. 5, 122-127.
74. Drexler H.C.A. (1997) Activation of the cell death program by inhibition of proteasome function. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94,855-860.
75. Eleftheriou E.P. (1986) Ultrastructural studies on protophloem sieve elements in Triticum aestivum L. nuclear degeneration J. Ultrastruct. Mol. Struct. Res. 95,47-60.
76. Elich T.D., Edelman M., Mattoo A.K.(1997) Evidence for light-dependent and light-independent protein dephosphorylation in chloroplasts. FEBSLett. 411,236-238.
77. Fankhauser Ch. (2000) Phytochromes as light-modulated protein kinases. Semin. Cell Dev. Biology 11,467-473.
78. Fankhauser Ch. (2001) The phytochromes, a family of red/far-red absorbing photoreceptors. J. Biol. Chem. 276, 11453-11456.
79. Ferri K.F., Kroemer G. (2001) Mitochondria the suicide organelles. Bioessays 23, 111115.
80. Filonova L.H., Bozhkov P.H., Brukhin V.B., Daniel G., Zhivotovsky В., von Arnold S. (2000) Two waves of programmed cell death occur during formation and development of somatic embryos in the gymnosperm, Norway spruce J. Cell Sci. 113,4399-4411.
81. Finazzi G., Zito F., Barbagallo R.P., Wollman F.-A.(2001) Contrasted effects of inhibitors of cytochrome b$f complex on state transitions in Chlamydomonas reinhardtii. J. Biol. Chem. 276,9770-9774.
82. Fisher Ch. W., Lee D., Dodge B.-A., Hamman К. M., Robbins J.B., Martin S.E. (2000) Influence of catalase and superoxide dismutase on pzone inactivation of Listeria monocytogenes. Appl. Environ. Microb. 66, 1405-1409.
83. Foyer C.H. (1995) Oxygen processing in photosynthesis. Biochem. Soc. Trans. 24, 427433.
84. Fromme P., Jordan P., Krauss N. (2001) Structure of photosystem I. Biochim Biophys Acta. 1507,5-31.
85. Fujii Т., Yokoyama E., Inoue K., Sakurai H. (1990) The sites of electron donation of Photosystem I to methyl viologen. Biochim. Biophys. Acta 1015,41-48.
86. Fukuda H. (2000) Programmed cell death of tracheary elements as a paradigm in plants. Plant Mol. Biol. 44,245-253.
87. Garbarino J.E., Belknap W.R. (1994) Isolation of a ubiquitin-ribosomal protein gene (ubi3) from potato and expression of its promoter in transgenic plants. Plant. Mol. Biol. 24,119-127.
88. Gluksmann A. (1951) Cell death in normal vertebrate ontogeny. Boil. Rev 26,59
89. Goldberg R.B., de Paiva G., Yadegari R. (1994) Plant embriogenesis: zygote to seed. Science 226,605-614.
90. Gomez J.M., Hernandez J.A., Jimenez A., del Rio L.A., Sevilla F. (1999) Differential response of antioxidative enzymes of chloroplasts and mitochondria to long-term NaCl stress of pea plants. Free Radic. Res. 31, Suppl:Sll-18.
91. Gottlieb R.A. (2000) Mitochondria: execution central. FEBS Lett. 482,6-12.
92. Goyer A., Haslekas C., Miginiac-Maslow M., Klein U., Le Marechal P., Jacquot J.P., Decottignies P. (2002) Isolation and characterization of a thioredoxin-dependent peroxidase from Chlamydomonas reinhardtii. Eur. J. Biochem. 269,272-282.
93. Gray J., Close P.S., Briggs S.P., Johal G.S. (1997) A novel suppressor of cell death in plants encoded by the Llsl gene of maize. Cell 89, 25-31.
94. Green D.R. (2000) Apoptosis pathways paper wraps stone blunts scissors. Cell 102, 1-4.
95. Greenberg A.H. (1996) Activation of apoptosis pathways by granzyme B. Cell Death Differ. 3,269-274.
96. Griffiths C.M., Hosken S.E., Oliver D., Chojeck J., Thomas H. (1997) Sequencing, expression pattern and RFLP mapping of a senescence-enhanced cDNA from Zea mays with high homology to oryzain у and aleurain. Plant Mol. Biol. 34, 815-821.
97. Grimm L.M., Osborne B.A. (1999) Apoptosis and the proteasome. Res. Probl. Cell1. Differ. 23,209-228.
98. Groover A., DeWitt N., Heidel A., Jones A. (1997) Programmed cell death of plant tracheary elements differentiation in vitro. Protoplasma 196, 197-211.
99. Groover A., Jones A.M. (1999) Tracheary element differentiation uses a novel mechanism coordination programmed cell death and secondary cell wall synthesis. Plant Physiol. 119, 375-384.
100. Gubler F., Raventos D., Keys M., Watts R., Mundy J., Jacobsen J.V. (1999) Target genes and regulatory domains in the GAMYB trancriptional activator in cereal aleurone. Plant J. 17,1-9.
101. Gullner G., Dodge A.D. (2000) Effect of singlet oxygen generating substances on the ascorbic acid and glutathione content in pea leaves. Plant Sci. 154, 127-133.
102. Gunawardena A.H.L.N., Pearce D.M., Jackson M.B., Hawes Ch.R., Evans D.E. (2001) Characterization of programmed cell death during aerenchyma formation induced by ethylen or hypoxia in roots of maize (Zea mays L.). Planta 212,205-214.
103. Hancock J.T., Desikan R., Neil S.J. (2001) Does the redox status of cytochrome с act as a fail-safe mechanism in the regulation of programmed cell death? Free Radic. Biol. Med. 31, 697-703.
104. Harris M.H., Vander Heiden M.G., Kron S.J., Thompson C.B. (2000) Role of oxidative phosphorylation in Bax toxicity. Mol. Cell. Biol. 20, 3590-3596.
105. Hauska G. (1977) In Encyclopedia of Plant Physiology, edited by Trebst A. and Avron, M., Springer-Verlag, Berlin, 253-265.
106. He Ch.-J., Morgan P. W., Drew M.C. (1996) Transduction of an ethylene signal is required for cell death and lysis in root cortex of maize during aerenchyma formation induced by hypoxia. Plant Physiol. 112,463-472
107. Heath M.C. (2000) Hypersensitive response-related death. Plant Molecular Biology 44, 321-334.
108. Heinlein M., Epel B.L., Padgett H.S., Beachy R.N. (1995) Interaction of tobamovirus movement proteins with the plant cytoskeleton. Science 270, 1983-1985.
109. Henics Т., Wheatley D.N. (1999) Cytoplasmic vacuolation, adaptation and cell death: A view on new perspectives and features. Biol. Cell. 91,485-498.
110. Hippeli S., Elstner E.F. (1999) Transition metal ion-catalyzed oxygen activation during pathogenic processes. FEBS Lett. 443, 1-7.
111. Hirsch Т., Marzo I., Kroemer G. (1997) Role of the mitochondrial permeability transition pore in apoptosis. Biosci. Rep. 17, 67-76.
112. Hirt H., Asard H. (2000) An international conference with a high ambition. Trends Plant Sci. 5, 3-4.
113. Hoeberichts F.A., Orzaez D., van der Plas L.H., Woltering E.J. (2001) Changed in gene expression during programmed cell death in tomato cell suspensions. Plant Mol. Biol. 45, 641-654.
114. Houot V., Etienne P., Petitot A.S., Barbier S., Blein J.P., Suty L. (2001) Hydrogen peroxide induces programmed cell death features in cultured tobacco BY-2 cells, in a dose-dependent manner. J. Exp. Bot. 52, 1721-1730.
115. Jabs T. (1999) Reactive oxygen intermediates as mediators of programmed cell death in plants and animals. Biochem. Pharmacol. 47,231-245.
116. Jariel-Encontre I., Pariat M., Martin F., Carillo S., Salvat C., Peichaczyk M. (1995) Ubiquitinylation is not an absolute requirement for degradation of c-Jun protein by the 26 S proteasome. J. Biol. Chem. 270, 11623-11627.
117. Jonak C., Ligtering W., Hirt H. (1999) MAP kinases in plant signal transduction. Cell Mol. Life Sci. 55,204-213.
118. Jones A.M. (2000) Does the plant mitochondrion integrate cellular stress and regulate programmed cell death? Trend Plant Sci. 5,225-230.
119. Jones A.M. (2001) Programmed cell death in development and defense. Plant Physiol. 125, 94-97.
120. Jordan N.D., Franklin F.C., Franklin-Tong V.E. (2000) Evidence for DNA fragmentation triggered in the self-incompatibility response in pollen of Papaver rhoeas. Plant J. 23,471-479.
121. Kass H., Fromme P., Witt H.T., Lubitz W. (2001) Orientation and electronic structure of the primary donor radical cation P700+ in photosystem I: a single crystals EPR and ENDOR study. J. Phys. Chem. Biol. 105, 1225-1239.
122. Keller Т., Damude H.G., Werner D., Doerner P., Dixon R.A., Lamb C. (1998) A plant homolog of the neutrophil NADPH oxidase gp91phox subunit gene encodes aplasma membrane protein with Ca2+ binding motifs. Plant Cell 10,255-266.
123. Kerr J.F.R., Wyllie A.H., Currie A.R. (1972) Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implication in tissue kinetics. Brit. J. Cancer. 26,239-257.
124. Kievit O., Brudvig G.W. (2001) Direct electrochemistry of photosystem I. J. Electroanalit. Chem. 497,139-149.
125. Koonin E.V., Aravind L. (2002) Origin and evolution of eukaryotic apoptosis: the bacterial connection. Cell Death Differ. 9, 394-404.
126. Koppenol W.H. (1994) In: Free Radical Damage and Its Control, edited by Rice-Evans C.A. and Burdon R.H., Elsevier, New York, 3-24. '
127. Korshunov S.S., Krasnikov B.F., Pereverzev M.O., Skulachev V.P. (1999) The antioxidant functions of cytochrome c. FEBS Lett. 462, 192-198.
128. Korshunov S.S., Skulachev V.P., Starkov A.A. (1997) High protonic potential actuates a mechanism of production of reactive oxygen species in mitochondria. FEBS Lett. 416, 15-18.
129. Korthout H.A.A.J., Berecki G., Bruin W., van Duijn В., Wang M. (2000) The presence and subcellular localization of caspase 3-like proteinases in plant cells. FEBS Lett. 475, 139-144.
130. Koukalova B, Kovarik A, Fajkus J, Siroky J. (1997) Chromatin fragmentation associated with apoptotic changes in tobacco cells exposed to cold stress. FEBS Letters 414, 289-292.
131. Kovtun Y., Chiu W.-L., Tena G., Sheen J. (2000) Functional analysis of oxidative stress-activated mitogen-activated protein kinase cascade in plants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 2940-2945.
132. Kroemer G. (1999) Mitochondrial control of apoptosis: an overview. Biochem. Soc. Symp. 66,1-15.
133. Kroemer G., Reed J.C. (2000) Mitochondrial control of cell death. Nature Med. 6, 513519.
134. Kuhlbrandt W. (2001) Chlorophylls galore. Nature 411, 896-897.
135. Kumar S., Harvey N.L. (1995) Role of multiple cellular proteases in the execution of programmed cell death. FEBS Lett. 375,169-173.
136. Kuriyama H. (1999) Loss of tonoplast integrity programmed in tracheary element differentiation. Plant Physiol. 121, 763-774.
137. Maccarrone M., Van Zadelhoff G., Veldink G.A., Vliegenthart J.F.G., Finazzi-Agro A. (2000) Early activation of lipoxygenase in lentil (Lens culinaris) root protoplasts by oxidative stress induces programmed cell death. Eur. J. Biochem. 267, 50785084.
138. Mach J.M., Castillo A.R., Hoogstraten г., Greenberg J.T. (2001) The Arabidopsis-accelerated cell death gene ACD2 encodes red chlorophyll catabolite reductase and suppresses the spread of disease symptoms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 771-776.
139. Marchetti P., Hirsch Т., Zamzami N., Castedo M., Decaudin D., Susin S.A., Masse В.,
140. Kroemer G. (1996) Mitochondrial permeability transition triggers lymphocyte apoptosis. J. Immunol. 157,4830-4836.
141. Marthinuss J., Andrade-Gordon P., Seiberg M. (1995) A secreted serine protease can induce apoptosis in Pam212 keratinocytes. Cell Growth Diff. 6, 807-816.
142. Martienssen R. (1997) Cell death: fatal induction in plants. Curr. Biol. 7, R534-R537.
143. Matsuzawa A., Ichijo H. (2001) Molecular mechanisms of the decision between life and death: regulation of apoptosis by apoptosis signal-regulating kinase I. J. Biochem., 130, 1-8.
144. Maxwell D.P., Wang Y., Mclntash L. (1999) The alternative oxidase lowers mitochondria reactive oxygen production in plant cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 82718276.
145. McCabe P.F., Leaver C.J. (2000) Programmed cell death in cell cultures. Plant Mol. Biol. 44,359-368.
146. Meskiene I., Hirt H. (2000) MAP kinase pathways: molecular plug-and-play chips for the cell. Plant Mol. Biol. 42,791-806.
147. Millenaar F.F., Benschop J.J., Wagner A.M., Lambers H. (1998) The role of the alternative oxidase in stabilizing the in vivo reduction state of the ubiquinon pool and activation state of the alternative oxidase. Plant Physiol. 118, 599-607.
148. Miller A.-F., Brudvig G. (1991) A guide to electron paramagnetic resonance spectroscopy of Photosystem II membranes. Biochim. Biophys. Acta 1056, 1-18.
149. Mittler R., Feng X., Cohen M. (1998) Post-transcriptional suppression of cytosolic ascorbate peroxidase expression during pathogen-induced programmed cell death in tobacco. Plant Cell 10,461-473.
150. Mittler R., Lam E., Shulaev V., Cohen M. (1999b) Signals controlling the expression of cytosolic ascorbate peroxidase during pathogen-induced programmed cell death in tobacco. Plant Mol. Biol. 39,1025-1035.
151. Mittler R., Rizhsky L. (2000) Transgene-induced lesion mimic. Plant Mol. Biol. 44, 335344.
152. Miyagawa Y., Tamoi M., Shigeoka S. (2000) Evaluation of the defense system in chloroplasts to photooxidative stress caused by paraquat using transgenic tobacco plants expressing catalase from Escherichia coli. Plant Cell Physiol. 33,311-320.
153. Mizoguchi Т., Ichimura K., Shinozaki K. (1997) Environmental stress response in plants:the role of mitogen-activated protein kinases. Trends Biotechnol. 15,15-19.
154. Munnik Т., Ligterink W., Meskiene I., Calderini O., Beyerly J., Musgrave A., Hirt H. (1999) Distinct osmo-sensing protein kinase pathways are involved in signalling moderate and severe hyper-osmotic stress. Plant J. 20, 381-388.
155. Nadimpalli R., Yalpani N., Johal G.S., Simmons C.D. (2000) Prohibitins, stromatins, and plant disease response genes proliferation, ion channel regulation, and death. J. Biol. Chem. 275, 29579-29586.
156. Navarre D.A., Wolpert T.J. (1999) Victorin induction of an apoptotic/senescence-like response in oats. Plant Cell 11,237-249.
157. Nicholson D.W., Thornberry N.A. (1997) Caspases: killer proteases. Trends Biochem. Sci. 22,299-306.
158. Obara K., Kuriyama H., Fukuda H. (2001) Direct evidence of active and rapid nuclear degradation triggered by vacuole rupture during programmed cell death in Zinnia. Plant Physiol. 125,615-626.
159. Orlowski R.Z. (1999) The role of the ubiquitine-proteasome pathway in apoptosis. Cell Death Differ. 6,303-313.
160. Ort D.R. (2001) When there is too much light. Plant Physiol. 125, 29-32.
161. Palatnik J.F., Valle E.M., Carillo N. (1997) Oxidative stress causes ferredoxin-NADP+ reductase solubilization from the thylakoid membranes in methyl viologen-treated plants. Plant Physiol. 115, 1721-1727.
162. Palmeira C.M., Moreno A.J., Madeira V. M. (1995b) Mitochondrial bioenergetics is affected by the herbicide paraquat. Biochim. Biophys. Acta, 1229, 187-192.
163. Palmeira C.M., Moreno, A.J., Madeira V. M. (1995a) Thiols metabolism is altered by the herbicides paraquat, dinoseb and 2,4-D: a study in isolated hepatocytes.7ax/ca/.1.tt., 81, 115-123.
164. Panavas Т., Pikla A., Reid P.D., Rubinstein В., Walker E.L. (1999) Identification of senescence-associated genes from daylily petals. Plant Mol. Biol. 40, 237-248.
165. Pedroso M.C., Magalhaes J.R., Durzan D. (2000) Nitric oxide induces cell death in Taxus cells. Plant Sci. 157,173-180.
166. Pei Zh.-M., Murata Y., Benning G., Thomine S., Kliisener В., Allen G.S., Grill E., Schroeder J.I. (2000) Calcium channels activated by hydrogen peroxide mediate abscisic acid signalling in guard cells. Nature 406,731-734.
167. Pennell R.I., Lamb C. (1997) Programmed cell death in plants. Plant Cell 9, 1157-1168.
168. Pervaiz Sh., Ramalingam J.K., Hirpara J.L., Clement M.-V. (1999) Superoxide anion inhibits drug-induced tumor cell death. FEBS Lett. 459, 343-348.
169. Pfannschmidt Т., Nilsson A., Tullberg A., Link G., Allen J.F. (1999) Direct transcriptional control of the chloroplast genes psbA and psaAB adjusts photosynthesis to light energy distribution in plants. IUBMB Life 48,271-276.
170. Pfannschmidt Т., Schiitze K., Brost M., Oelmiiller R. (2001) A novel mechanism of nuclear photosynthesis gene regulation by redox signals from the chloroplast during photosystem stoichiometry adjustment. J. Biol. Chem. 276,36125-36130.
171. Picton S., Gray J.E., Lowe A., Barton S.L., Grierson D. (1993) Sequence of a cloned tomato ubiquitin conjugating enzyme. Plant Physiol. 103, 1471-1472.
172. Polle A. (2001) Dissecting the superoxide dismutase-ascorbate-glutathione-pathway in chloroplasts by metabolic modeling. Computer simulations as a step towards flux analysis. Plant Physiol. 126,445-462.
173. Reed J.C., Kroemer G. (2000) Mechanisms of mitochondrial membrane permeabilization. Cell Death Differ. 7, 1145.
174. Ren D., Yang H., Zhang S. (2001) Cell death mediated by mitogen-activated protein kinase is associated with hydrogen peroxide production in Arabidopsis. J. Biol. Chem. Ill, 559-565.
175. Renger G. (2001) Photosynthetic water oxidation to molecular oxygen: apparatus andmechanism. Biochim. Biophys. Acta 1503,210-228.
176. Rich P.R. (1984) Electron and proton transfers through quinones and cytochrome be complexes. Biochim. Biophys. Acta 768, 53-79.
177. Rintamaki E., Martinsuo R, Persiheimo S., Aro E.-M. (2000) Cooperative regulation of light-harvesting complex II phosphorylation via the plastoquinol and ferredoxin-thioredoxin system in chloroplasts. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 11644-11649.
178. Roberts A.G., Bowman M.K., Kramer D.M. (2002) Certain metal ions are inhibitors of cytochrome b(f complex 'Rieske' iron-sulfur protein domain movements. Biochemistry 41,4070-4079.
179. Roberts L.R., Adjei P.N., Gores G.J. (1999) Cathepsins as effector proteases in hepatocyte apoptosis. Cell Biochem. Biophys. 30,71-88.
180. Roucou X., Prescott M., Devenish R.J., Nagley P. (2000) A cytochrome c-GTF fusion is nit released from mitochondria into the cytoplasm upon expression of Bax in yeast cells. FEBS Lett. 471,235-239.
181. Ruban A.V., Wentworth M., Yakushevska A.E., Andersson J., Lee P.J., Keegstra W., Dekker J.P., Boekema E.J., Jansson S., Horton P. (2003) Plants lacking the main light-harvesting complex retain photosystem II macro-organization. Nature 421, 648-652.
182. Rubbo H., Radi R., Trujillo M., Telleri R., Kalyanaraman В., Barnes S., Kirk M., Freeman B.A. (1994) Nitric oxide regulation of superoxide and peroxynitrite-dependent lipid peroxidation. J. Biol. Chem. 269, 26066-26075.
183. Rubbo H., Trostchansky A., Botti H., Batthyany C. (2002) Interactions of nitric oxide and peroxynitrite with low-density lipoprotein. Biol. Chem. 383, 547-552.
184. Runeberg-Roos P., Saarma M. (1998) Phytepsin, a barley vascular aspartic proteinase is highly expressed during autolysis of developing tracheary elements and sieve cells. Plant J. 15,139-145.
185. Ryerson D.E., Heath M.C. (1996) Cleavage of nuclear DNA into oligonucleosomalfragments during cell death induced by fungal infection or by abyotic treatments. Plant CellS, 393-402.
186. Saha S., Ouitrakul R., Izawa S., Good N.E. (1971) Electron transport and photophosphorylation in chloroplasts as a function of the electron acceptor. J. Biol. Chem. 246, 3204-3209.
187. Samuel M.A., Miles G.P., Ellis B.E. (2000) Ozone treatment rapidly activates MAP kinase signalling in plants. Plant J. 22, 361-316.
188. Samuilov V.D., Borisov A.Yu., Barsky E.L., Borisova O.F., Kitashov A.V. (1998) Quenching of chlorophyll fluorescence by quinones. Biochem. Mol. Biol. Int. 46, 333-341.
189. Samuilov V.D., Lagunova E.M., Kiselevsky D.B., Dzyubinskaya E.V., Makarova Y.V., Gusev M.V. (2003) Participation of chloroplasts in plant apoptosis. Biosci. Rep., in press.
190. Saviani E.E., Orsi C.H., Oliveira J.F., Pinto-Maglio C.A., Salgado I. (2002) Participation of the mitochondrial permeability transition pore in nitric oxide-induced plant cell death. FEBS Lett. 510, 136-140.
191. Schussler E.E., Longstreth D.J. (2000) Changes in cell structure during the formation of root aerenchyma in Sagittaria lancifolia (Alismataceae) Am. J. Bot. 87,12-19
192. Sen Ch.K., Khairna S., Roy S., Packer L. (2000) Molecular basis of vitamin E action. Tocotrienol potently inhibits glutamate-induced pp60°"Src kinase activation and death of HT4 neuronal cells. J. Biol. Chem. 175, 13049-13055.
193. Shen В., Jensen R.G., Bohnert H.J. (1997) Increased resistance to oxidative stress in transgenic plants by targeting mannitol biosynthesis to chloroplasts. Plant Physiol. 113, 1177-1183.
194. Shinomura Т., Uchida K., Furuya M (2000) Elementary processes of photoperception by phytochrome A for high-irradiance response of hypocotyl elongation in Arabidopsis. Plant Physiol. 122,147-156.
195. Shirasu K., Schulze-Lefert P. (2000) Regulation of cell death in disease resistance. Plant Mol. Biol. 44, 371-385.
196. Siedow J.N., Umbach A.L. (2000) The mitochondrial cyanide-resistant oxidase: structural conservation amid regulatory diversity. Biochim. Biophys. Acta 1459, 432-439.
197. Sies H. (1993) Strategies of antioxidant defense. Eur. J. Biochem. 215,213-219.
198. Simons B.H., Millenaar F.F., Mulder L., Van Loon L.C., Lambers H. (1999) Enhanced expression and activation of the alternative oxidase during infection of Arabidopsis with Pseudomonas syringae pv tomato. Plant Physiol. 120,529-538.
199. Solomon M., Belenghi В., Delledonne M., Menachem E., Levine A. (1999) The involvement of cysteine proteases and protease inhibitor genes in the regulation of programmed cell death in plants. Plant Cell 11,431-444.
200. Sperandio S., de Belle I., Bredesen D.E. (2000) An alternative, nonapoptotic form of programmed cell death. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97,14376-14381.
201. Squier M.K., Cohen J.J. (1996) Calpain and cell death. Cell Death Differ. 3,275-283.
202. Stamler J.S., Lamas, S., Fang F. C. (2001) Nitrosylation. the prototypic redox-based signaling mechanism. Cell 106, 675-683.
203. Stein J.C., Hansen G. (1999) Mannose induces an endonuclease responsible for DNA laddering in plant cells. Plant Physiol. 121, 71-79.
204. Stephenson P., Collins B.A., Reid P.D., Rubinstein B. (1996) Localization of ubiquitin to differentiating vascular tissues. Am. J. Bot. 83, 140-147.
205. Stone J.M., Heard J.E., Asai Т., Ausubel F.M. (2000) Simulation of fungal-mediated cell death by fumosin B1 and selection of fumosin В1-resistant (fbr) Arabidopsis mutants. Plant Cell 12, 1811-1822.
206. Sugiyama M., Ito J., Aoyagi S., Fukuda H. (2000) Endonucleases. Plant Mol. Biol. 44, 387-397.
207. Sun Y.-L., Zhao Y., Hong X., Zhai Z.-H. (1999a) Cytochrome с release and caspase activation during menadione-induced apoptosis in plants. FEBS Lett. 462, 317— 321.
208. Sun Y.-L., Zhu H.-Z., Zhou J., Dai Y.-R., Zhai Z.-H. (1999b) Menadione-induced apoptosis and the degradation of lamin-like proteins in tobacco protoplasts. Cell. Mol. Life Sci. 55,310-316.
209. Susin S.A., Lorenzo H.K., Zamzami N., Marzo I., Brenner C., Larochette N., Prevost M.C., Alzari P.M., Kroemer G. (1999a) Mitochondrial release of caspase-2 and -9 during the apoptotic process. J. Exp. Med. 189, 381-394.
210. Suzuki K., Yano A., Shinshi H. (1999) Slow and prolonged activation of the p47 protein kinase during hypersensitive cell death in a culture of tobacco cells. Plant Physiol.119, 1465-1472.
211. Swanson S.J., Betlike P.C., Jones R.L. (1998) Barley aleurone cells contain two types of vacuoles: characterization of lytic organells by use fluorescent probes. Plant Cell 10, 685-698.
212. Tada Y., Hata S., Takata Y., Nakayashiki H., Tosa Y., Mayama S. (2001) Induction and signaling of an apoptotic response typified by DNA laddering in the defense response of oats to infection and elicitors. Mol. Plant Microbe Interact. 14, 477486.
213. Testerink Ch., Vennik M., Kijne J.W., Wang M., Heimovaara-Dijkstra S. (2000) Inactivation of a MAPK-like protein kinase and activation of a MBP kinase in germination barley embryos. FEBSLett. 484, 55-59.
214. Thornberry N.A., Lazebnik Y. (1998) Caspases: enemies within. Science 281,1312-1316.
215. Tjus S.E., Mailer B.L., Scheller H.V. (1999) Photoinhibition of photosystem I damages both reaction center proteins PSI-A and PSI-B and acceptor-side located small photosystem I polypeptides. Photosynth. Res. 60, 75-86.
216. Tornero P., Conejer V., Vera P. (1997) Identification of a new pathogen-induced member of the subtilisin-like processing protease family from plants. J. Biol. Chem. 272, 14412-14419.
217. Torres M.A., Onouchi H., Hamada S., Machida C., Hammond-Kosack K.E., Jones J.D. (1998) Six Arabidopsis thaliana homologues of the human respiratory burst oxidase (gp91phox) Plant J. 14, 365-370.
218. Umbach A.L., Gonzalez-Meier M.A., Sweet C.R., Siedow J.N. (2002) Activation of the plant mitochondrial alternative oxidase: insights from site-directed mutagenesis. Biochim. Biophys. Acta 1554, 118-128.
219. Urao Т., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K. (2000) Two-component systems in plant signal transduction. Trends Plant Sci. 5, 67-74.
220. Van Loo G., Saelens X., van Gurp M., MacFarlance M., Martin S.J., Vandenabeele P. (2002) The role of mitochondrial factors in apoptosis: a Russian roulette with more than one bullet. Cell Death Diff. 9, 1031-1042.
221. Vander Heiden M.G., Chandel N.S., Li X.X., Schumacker P.Т., Colombini M., Thompson C.B. (2000) Outer mitochondrial membrane permeability can regulate coupled respiration and cell survival. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97,4666-4671.
222. Vanholme В., De Meutter J., Tytgat Т., Gheysen G.D., Vanhoutte I., Gheysen G.D. (2002) An improved method for whole-mount in situ hybridization of Heterodera schachtii juveniles. Parasitol. Res. 88, 731-733.
223. Varshavsky A. (1997) The ubiquitin system. Trends Biochem. Sci. 22,383-387.
224. Vaux D.L., Korsmeyer S.J. (1999) Cell death in development. Cell 96,245-254.
225. Vener A.V., Ohad I., Andersson B. (1998) Protein phosphorylation and redox sensing in chloroplast thylakoids. Curr. Opin. Plant Biol. 1,217-223.
226. Vener A.V., Van Kan P.J, Gal A., Andersson В., Ohad I. (1995) Activation/deactivation cycle of redox-controlled thylakoid protein phosphorylation. Role of plastoquinol bound to the reduced cytochrome bf complex. J. Biol. Chem., 270,25225-25232.
227. Verhagen A.M., Ekert P.G., Pakusch M., Silke J., Connolly L.M., Reid G.E., Moritz R.L., Simpson R.J., Vaux D.L. (2000) Identification of DIABLO, a mammalian protein that promotes apoptosis by binding to and antagonizing IAP proteins. Cell 102, 43-53.
228. Vetter J. (2000) Plant cyanogenic glycosides. Toxicol. 38, 11-36.
229. Vierstra R.D. (1996) Proteolysis in plants: mechanisms and functions. Plant Mol. Biol. 32,275-302.
230. Vinogradov A.D., Sled V.D., Burbaev D.S., Grivennikova V.G., Moroz I.A., Ohnishi T. (1995) Energy-dependent Complex I-associated ubisemiquinones in submitochondrial particles. FEBS Lett. 370, 83-87.
231. Wan L., Xia Q., Qiu X., Selvaraj G. (2002) Early stages of seed development in Brassica napus: a seed coat-specific cysteine proteinase associated with programmed cell death of the inner integument. Plant J. 30, 1-10.
232. Wang H., Li J., Bostock R. M., Gilchrist D.G. (1996) Apoptosis: a functional paradigmfor programmed plant cell death induced by a host-selective phytotoxin and involved during development. Plant Cell 8,375-391.
233. Widmann C., Gibson S., Jarpe M.B., Johnson G.L. (1999) Mitogen-activated protein kinase: conservation of a three-kinase module from yeast to human. Physiol. Rev. 79, 143-180.
234. Woffenden B.J., Freeman T.B., Beers E.P. (1998) Proteasome inhibitors prevent tracheary element differentiation in Zinnia mesophyll cell cultures. Plant Physiol. 118, 419430.
235. Wojtaszek P. (1997) Oxidative burst: an early plant response to pathogen infection. Biochem. J. 322, 681-692.
236. Wollman F.A. (2001) State transitions reveal the dynamics and flexibility of the photosynthetic apparatus. EMBOJ., 20,3623-3630.
237. Wu H.-m., Cheung A.Y. (2000) Programmed cell death in plant reproduction. Plant Mol. Biol. 44,267-281.
238. Wydrzynski, Т., Angstrom, J., Vanngard, T. (1989) H202 formation by Photosystem II. Biochim. Biophys. Acta 973,23-28.
239. Xie Z., Chen Z. (2000) Harpin-induced hypersensitive cell death is associated with altered mitochondrial functions in tobacco cells. Mol. Plant Microbe Interact. 13, 183-190.
240. Xu Y., Hanson M.R. (2000) Programmed cell death during pollination-induced petal senescence in petunia. Plant Physiol. 122, 1323-1333.
241. Xu Y., Roossinck M.J. (2000) Cucumber mosaic virus D satellite RNA-induced programmed cell death in tomato. Plant Cell 12,1079-1092.
242. Xy F., Chye M. (1999) Expression of cysteine protease during developmental events associated with programmed cell death in brinjal. Plant J. 17,321-327.
243. Yamada Т., Marubashi W., Niwa M. (2000) Apoptotic cell death induces temperature-sensitive lethality in hybrid seedlings and calli derived from the cross of Nicotiana suaveolens x N. tabacum. Planta 211, 614-622.
244. Yamada Т., Marubashi W., Niwa M. (2001) Facile induction of apoptosis into plant cells associated with temperature-sensitive lethality shown on interspecific hybrid from the cross Nicotiana suaveolens x N. tobaccum. Plant Cell Physiol. 42,204-213.
245. Yamashoji S., Ikeda Т., Yamashoji K. (1991) Extracellular generation of active oxygen species catalyzed by exogenous menadione in yeast cell suspension. Biochim. Biophys. Acta 1059,99-105.
246. Yang K.Y., Liu Y., Zhang S. (2001) Activation of mitogen-activated protein kinase pathway is involved in disease resistance in tobacco. Proc. Natl. Acad. Sci. USA98,741-746.
247. Ye G.N., Stone D., Pang S.Z., Creely W., Gonzalez K., Hinchee M. (1999) Arabidopsis ovule is the target for Agrobacterium in planta vacuum infiltration transformation. Plant J. 19,249-257.
248. Ye Z.-H., Varner J.E. (1996) Induction of cysteine and serine proteases during xylogene-sis in Zinnia elegans. Plant Mol. Biol. 30, 1233-1246.
249. Young Т.Е., Gallie D.R. (2000a) Programmed cell death during endosperm development. Plant Mol.Biol. 44,283-301.
250. Young Т.Е., Gallie D.R. (2002b) Regulation of programmed cell death in maize endosperm by abscisic acid. Plant Mol. Biol. 42,397-414.
251. Yu X.H., Perdue T.D., Heimer Y.M., Jones A.M. (2002) Mitochondrial involvement in tracheary element programmed cell death. Cell Death Differ. 9, 189-198.
252. Zhang S., Klessig D.F. (2001) МАРК cascades in plant defense signaling. Trends Plant Sci. 6, 520-527.
253. Zhang S., Liu Y., Klessig D.F. (2000) Multiple levels of tobacco WIPK activation during the induction of cell death by fungal elicitins. Plant J. 23,339-347.
254. Zhao Ch., Johnson B.J., Kositsup В., Berrs E.P. (2000) Exploting secondary growth in Arabidopsis. Construction of xylem and bark cDNA libraries and cloning of three xylem endopeptidases. Plant Physiol. 123,1185-1196.
255. Zito F., Finazzi G., Delosme R., Nitschke W., Picot D., Wollman F.-A. (1999) The Q„ site of cytochrome b<f complexes controls the activation of the LHCII kinase. EMBO Journal 18,2961-2969.
256. Zou H., Li Y., Liu X., Wang X. (1999) An APAF-1 cytochrome с multimeric complex is a functional apoptosome that activates procaspase-9. J. Biol. Chem. 274, 1154911556.
257. Список литературы включает 302 источника.
258. Глубокая признательность и благодарность проф. С.А. Гостимскому и проф. К.Н. Тимофееву за сотрудничество и помощь в проведении совместных исследований на мутантах гороха.
259. Я очень признательна Е.М. Лазаревой и Г.М. Ильиной за ценные советы и указания при освоении метода окраски клеточных ядер с помощью гематоксилина.
260. Хотелось бы высказать также теплые слова признательности Г. В. и М. М. Лагуновым, С.Е. Голову и В.М. Лагуновой.
-
Лагунова, Елена Михайловна
-
кандидата биологических наук
-
Москва, 2003
-
ВАК 03.00.04
- ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО И ТРАНСЛЯЦИОННОГО АППАРАТОВ ХЛОРОПЛАСТОВ
- Влияние митохондрий на энерготраснформирующие функции хлоропластов in vitro
- СТРУКТУРНЫЕ И МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ ИЗОЛИРОВАННЫХ ХЛОРОПЛАСТОВ
- Особенности функционирования антиоксидантной системы растений при индуцированном апоптозе
- Изучение взаимодействий белков с ДНК в интактных хлоропластах методом ковалентной фиксации
