Роль белков теплового шока в регуляции программированной клеточной гибели у растений и дрожжей

Степанов, Алексей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль белков теплового шока в регуляции программированной клеточной гибели у растений и дрожжей
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Роль белков теплового шока в регуляции программированной клеточной гибели у растений и дрожжей"

На правах рукописи

СТЕПАНОВ Алексей Владимирович

РОЛЬ БЕЛКОВ ТЕПЛОВОГО ШОКА В РЕГУЛЯЦИИ ПРОГРАММИРОВАННОЙ КЛЕТОЧНОЙ ГИБЕЛИ У РАСТЕНИЙ И ДРОЖЖЕЙ

03.00.12 - физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Иркутск - 2009

? зянзг^

003460230

Работа выполнена в Сибирском Институте Физиологии и Биохимии Растений СО РАН (г. Иркутск).

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Войников Виктор Кириллович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Озолина Наталья Владимировна

доктор биологических наук, профессор Попов Василий Николаевич

Ведущая организация: ГОУВПО Иркутский Государственный Университет

Защита диссертации состоится 26 февраля 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.047.01 при Сибирском Институте Физиологии и Биохимии Растений СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. 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 « //^ » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 003.047.01 /) V

кандидат биологических наук ^ Акимова Г.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Растения и дрожжи в силу прикреплённого образа жизни подвержены действию широкого диапазона температур и обладают большим разнообразием белков теплового шока (БТШ) по сравнению с животными. Характерной особенностью растений и дрожжей является наличие гомологичных белков семейства НврЮО/арВ (ШрКН растений и ШрКМ дрожжей), которые отсутствуют в животной клетке. Эти белки играют ведущую роль в развитии индуцированной термоголерантности (ИТ) к жесткому тепловому воздействию, восстанавливая агрегированные белки. Известно, что тепловой шок может приводить к развитию программированной клеточной гибели (ПКГ) в клетках растений и животных. Вместе с тем достоверно установлено, что ПКГ является неотъемлемой частью развития любого живого организма. Для животных показана ведущая роль БТШ в регуляции данного процесса. Между тем о роли БТШ в регуляции ПКГ у растений и дрожжей на данный момент практически ничего не известно.

Цель и задачи исследований

Целью настоящей работы было изучение роли белков теплового шока в регуляции развития программированной хлеточной гибели и индуцированной термотолерантности в клетках суспензионной культуры АгаЫс1ор$1$ ¡ИаНапа и дрожжей Басскаготусез сегеутае.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Подобрать условия тепловой обработки, необходимые для индукции программированной клеточной гибели и индуцированной термотолерантности у суспензионной культуры А. ЛаНапа и дрожжей 5. сегеутае.

2. Выявить изменения в содержании и локализации белков теплового шока во время развития программированной клеточной гибели и индуцированной термотолерантности.

3. Исследовать цитологические и биохимические изменения в клетках суспензионной культуры А. IкаНапа и дрожжей 5. сегеушяе во время развития программированной клеточной гибели и оценить роль белков теплового шока в этом процессе.

4. Изучить зависимость между синтезом белков теплового шока и развитием программированной клеточной гибели.

Научная новизна

Изучена роль БТШ в регуляции ПКГ у растений и дрожжей. Показано, что синтез БТШ (НврКМ дрожжей и №р101, №р70 и №р17,6 растений) и развитие ПКГ у растений и дрожжей - взаимоисключающие явления. Исследованы изменения в содержании и локализации БТШ во время развития ИТ и ПКГ у растений и дрожжей. Установлен ряд морфологических и биохимических из-

менений, сопровождающих эти процессы. Впервые показано высвобождение Hsp60 из митохондрий в цитозоль при развитии вызванной тепловым шоком ПКГ у A. thaliana и дрожжей S. cerevisiae. Предварительная мягкая тепловая обработка, индуцирующая синтез Hspl04/Hspl01, Hsp70 и Hspl7,6 предотвращала высвобождение Hsp60, проявление морфологических и биохимических изменений, сопровождающих ПКГ, и спасала клетки от гибели после теплового воздействия, ведущего к развитию ПКГ у неадаптированных клеток. Выдвинуто предположение о причастности Hsp60 к процессу развития ПКГ у растений и дрожжей. Установлено сходство в развитии ПКГ и ИТ, так как они включают в себя общие процессы: гиперполяризацию внутренней митохондриальной мембраны (ВММ) и повышение продукции АФК. Получены данные, предполагающие возможность ассоциации HsplOl растений и Hspl04 дрожжей с митохондриями.

Теоретическая и практическая значимость работы

Полученные данные имеют большое значение для развития фундаментальных знаний в области физиологии растений и клеточной биологии. Они вносят вклад в понимание механизмов регуляции ПКГ у растений и дрожжей. Данные о роли БТШ в регуляции этого процесса значительно расширяют представления о выполняемых ими функциях в клетках растений и дрожжей и могут быть использованы при чтении курсов лекций на биологических факультетах вузов.

Полученные результаты могут иметь практическую значимость для определения функционального состояния растительных и дрожжевых клеток, подверженных различным стрессовым воздействиям, а также в селекции производственно важных растений на устойчивость к неблагоприятным факторам среды. Результаты, полученные с использованием дрожжевой модели, могут иметь медицинскую значимость при разработке методик лечения грибковых заболеваний.

Связь работы с научными программами

Работа проводилась в рамках приоритетного направления 6.8, программы 6.8.1 по проекту 6.8.1.3 «Механизмы регуляции экспрессии стрессовых белков и функционирования клеточных органелл клеток растений при абиотических и биотических стрессах № гос. per. 01.007 07207, поддержана программой фундаментальных исследований РАН «Динамика генофондов растений, животных и человека», грантами РФФИ № 05-04-48966, № 07-04-01055, № 07-04-01177, № 07-04-08222, грантом президента РФ для поддержки ведущих научных школ № НШ-4812.2006.4.

Апробация работы

Результаты исследований по теме диссертации были представлены на VI съезде общества физиологов растений России «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» (Сыктывкар, 2007), 32 Конгрессе FEBS «Molecular Machines» (Vienna, Austria, 2007), на Всероссийской научной конференции «Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды» (Иркутск, 2007), IX международной конференции «Биология клеток растений in vitro и био-4

технология» (Звенигород, 2008), на научной сессии СИФИБР СО РАН (2008), на семинарах лаборатории физиологической генетики СИФИБР СО РАН (2008) и межлабораторном семинаре Отдела устойчивости растений к стрессам СИФИБР СО РАН (2008).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 181 странице машинописного текста, содержит 5 таблиц и 35 рисунков; состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов, обсуждения результатов, выводов и библиографии. Библиография включает 296 наименований.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали культуры клеток Arabidopsis thaliana (L.) Heyn (раса Columbia), три линии Arabidopsis thaliana (L.) Heyn (раса Nossen) трансгенные по HSP101. Культуры получали из 14-дневных проростков, выращенных при 26 "С на MC-среде (Murashige, Skoog, 1962), содержащей 3 % сахарозы, 0,5 мг/мл тиамина -НС1и0,1 мг/л 2,4-Д, далее пересевали каждые 14 дней с разведением свежей средой в 6 раз. Для экспериментов использовали 8-дневную культуру, выращенную при 26 °С на роторном шейкере при 130 об./мин в темноте, что соответствовало второй половине логарифмической фазы роста. Также использовали пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae штамм »J/74-D694 (МАТа adel-14(UGA) trpl-289(UAG) his3D-200 ura3-52 leu2-3,l 12 [psi—] [rho+]), выращиваемые на среде. YEPD до середины логарифмической фазы роста.

Растительный материал подвергали тепловым обработкам при 37, 39 °С (120 мин.), 43 °С (60 мин.), 46 °С (40 мин.), 50,80 °С (10 мин.), для экспериментов по измерению АФК и потенциала на ВММ время обработки составляло 10 мин. Для адаптации применяли схему 37 (39) °С (120 мин.) - 26 °С (120 мин.) - 50 °С (10 мин.). Дрожжи обрабатывали при 39,42,45 либо 80 °С в течение 30 мин. Для адаптации применяли схему 39 °С затем 45 °С по 30 мин.

Определение жизнеспособности клеток проводили с использованием метода восстановления 2,3,5-трифенилтетразолиум хлорида (ТТХ) (Еникеев и др., 1995), высева на агаризованную среду, прироста биомассы, либо окрашивания Эвансом голубым, пропидиум йодидом (PJ) и дихлорфлуоресцеин диацетатом (DCF DA).

Белковые фракции получали методом дифференциального центрифугирования из гомогенатов тканей. Для выделения общей белковой фракции ткани растирали с кварцевым песком в жидком азоте. Для получения митохондриальной и цитоплазматической фракций растительные клетки и протопласты дрожжей разрушали в гомогенизаторе Даунса.

Электрофорез белков в ПААГ с ДДС-Na проводили в блоках полиакрила-мидного геля в модифицированной системе Лаэммли (Laemmli, 1970), используя

прибор для электрофореза Mini-PROTEAN III Electrophoretic Cell («BioRad», США). Перенос белков на нитроцеллюлозную мембрану («Amersham», США) и последующую обработку антителами проводили в соответствии с рекомендациями фирмы-изготовителя. Определение молекулярных масс полипептидов осуществляли, используя в качестве стандартов набор белков («Sigma», США).

Дыхательную активность клеток регистрировали полярографически с платиновым электродом закрытого типа (электрод Кларка) в ячейке объемом 1,4 мл (Трушанов, 1973) на полярографе ОН-Ю5 (Венгрия) при температуре 26-27 °С. В полярографическую ячейку с культурой клеток последовательно добавляли 0,8 мМ цианида калия (KCN, ингибитор IV комплекса дыхательной цепи) и 2 мМ бензгидроксамовой кислоты (БГК, ингибитор альтернативной цианид-резистентной оксидазы). Поглощение кислорода, оставшегося после добавления KCN и БГК, считали неспецифическим и не принимали в расчет дыхательной активности. Скорость дыхания культуры клеток выражали в нмолях поглощенного кислорода в мин. на 1 г сырого веса, учитывая растворимость кислорода в воде (Трушанов, 1973).

Для изучения деградации ДНК суммарную ДНК из суспензионной культуры арабидопсиса выделяли по методу Balk and Leaver (2001) с модификациями. Одинаковые количества ДНК разделяли электрофоретически в 1,5% агарозном геле. Гели окрашивали бромистым этидием (0,5 мг/л) и фотографировали в УФ-свете с использованием оборудования GelDoc («BioRad», США).

Для качественного изучения потенциала на ВММ с помощью флуоресцентной микроскопии применяли метиловый эфир тетраметилродамина (TMRM) и 5,5',6,6'-тетрахлоро-1,Г,2,2'-тетраэтилбензимидазоло-карбоцианин йодид (JC-1), для определения АФК - дихлорфлуоресцеин диацетат (DCF DA), для выявления формы ядер клетки фиксировали гаутаровым альдегидом и окрашивали 4',6-диамино-2-фенилиндолом (DAPI). Морфологию клеток изучали с использованием дифференционно-интерференционного контраста (DIC).

Во всех случаях биологическая повторность экспериментов была 2-8-кратная. Полученные данные обработаны статистически: рассчитаны средние арифметические значения и их стандартные отклонения (Лакин, 1973).

РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Зависимость между синтезом БТШ и гибелью клеток

Решающую роль в развитии ИТ у A. thaliana (Kotak et al., 2007) и S. cerevisiae (Sanchez, Lindquist, 1990) играют гомологичные белки ,4iHspl01 и ScHspl04. Hsp70 и низкомолекулярные БТШ (sHsps), работая в команде с Hspl01/Hspl04, выполняют вспомогательную роль (Haslbeck et al., 2005; Kotak et al., 2007). Hsp60 локализован в митохондриях и участвует в импорте синтезированных в цитоплазме белков в митохондрии (Bukau, Horwich, 1998).

В первую очередь нужно было определить режим температурной обработки, необходимый для индукции синтеза БТШ и развития ИТ у A. thaliana и

5". сегеушае. С другой стороны, важно было установить температурный порог, при котором клетки начинают умирать, чтобы в дальнейшем изучить зависимость между синтезом БТШ и развитием клеточной гибели.

Для этого культуру клеток А. ЛаНапа подвергали тепловым воздействиям различной интенсивности и продолжительности, а затем определяли относительное содержание исследуемых БТШ и жизнеспособность клеток. При тепловом воздействии 37 °С резко увеличивалось содержание НврЮ] и Нер] 7,6, а также в некоторой степени Шр70 (рис. 1а). В то же время уровень синтеза НзрбО при данной температуре почти не изменялся. Дальнейшее повышение интенсивности теплового воздействия до 39 °С и выше не вызывало индукции синтеза Нэр 101, Нвр70 и Шр17,6. Напротив, содержание конститутивно синтезируемого мито-хондриального НэрбО значительно повышалось пропорционально увеличению температуры обработки.

•С 37 °С

43 *С 46'С 50 °С

120

37 39 43 Температура,

37 39 43 Температура, °С

Рис. 1. Взаимосвязь между содержанием БТШ и гибелью клеток в культуре А. ШаНапа: а - имму-ноблоттинг суммарных белков; б - жизнеспособность клеток (способность восстанавливать ТТХ) после соответствующего теплового воздействия и дополнительной инкубации при 26 "С в течение 48 ч.; в -3-дневный прирост биомассы (сырой вес) после обработки тепловыми воздействиями.

Известно, что тепловое воздействие не всегда убивает клетки мгновенно. Гибель может развиваться во времени и приобретать очертания, характерные для ПКГ (вич^твИ е1 а1., 2002). Поэтому, жизнеспособность клеток оценивали по способности восстанавливать ТТХ спустя 48 ч. инкубации при 26 °С (рис. 16).

Воздействие температурами 37 °С и 39 °С в целом не нарушало способность клеток восстанавливать ТТХ (рис. 16). После 43 °С восстанавливающая

способность снижалась в два раза, а после 46 и 50 °С практически полностью подавлялась. Адекватность используемого метода оценки жизнеспособности по восстановлению ТТХ подтвердили эксперименты по изучению прироста сырого веса. Обработка при 37 °С практически не влияла на скорость прироста биомассы, тогда как обработка при 39 °С снижала скорость роста в два раза, а при обработке 43 °С и выше прирост полностью отсутствовал (рис. 1в).

Обработка температурами 39 °С и 42 °С резко увеличивала содержание Нзр104 у 5. cerevisiae (рис. 2а), в то время как в контроле и при обработке 45 °С данный белок не детектировался. В цитозоле 5. сегеУ1я1ае функционируют белки семейства Нкр70 - БваМ и 8зЫ-2. Содержание 8ва1 и БвЫ, а также ШрбО, заметным образом не изменялось (рис. 2а).

26 'С 39 "С 42 °С 45 «С

Hsp104 140

. 120

Ssa 100

5s 80

Ssb ё 60

Hsp60 0

Cyt С

39 42

Температура, °С

Рис. 2. Взаимосвязь между содержанием БТШ и гибелью клеток у дрожжей S. сег-evisiae: а - иммуноблоттинг суммарных белков; б - жизнеспособность клеток, определяемая по количеству колониеобразующих единиц (КОЕ) на агаризованной YEPD среде через сутки после обработки.

Как видно из рис. 26, обработки температурами 39 °С и 42 °С не снижали способность дрожжевых клеток образовывать колонии. Однако после обработки при 45 °С клетки практически полностью теряли такую способность.

Таким образом, у культуры клеток A. thaliana синтез HsplO 1, Hsp70, Hsp 17,6 индуцируется температурой 37 °С. У дрожжей S. cerevisiae индукция синтеза Hsp 104 наблюдается при температурах 39 и 42 °С. Дальнейшее повышение температуры ингибирует синтез этих белков и приводит к снижению жизнеспособности. Синтез /MIsp6() возрастает по мере увеличения температуры с 39 до 50 °С, в то время как синтез iScHsp60 и *ScHsp70 (Ssal и Ssbl) не изменяется.

2. Параметры гибели клеток

Шоковое тепловое воздействие может привести к развитию ПКГ у A. thaliana (McCabe, Leaver, 2000; Swidzinski et al., 2002). Мы изучили параметры гибели культуры клеток A. thaliana при тепловых воздействиях разной интенсивности. Тепловые обработки от 43 до 50 °С приводили к гибели клеток A. thaliana, которая развивалась во времени (рис. 1, 3).

26 "С

50 *С

80 *С

сразу после обработки

срдт/ гхкпс рбро&тм ппсгж 3 я^вд* ткубацн» при* 2в X

М"С ®8"С 26'С " .......§0'С

26"С 80°С

О 0 6 24 36 48 54 ч Время инкубации при 26 "С

Рис. 3. Параметры гибели А. ИпаИапа: а - морфология клеток суспензионной культуры А. МаНапа в й1С, бар равен 10 мкм; б - динамика гибели по способности восстанавливать ТТХ; в - динамика гибели по способности окрашиваться пропидиум йодидом, бар равен 20 мкМ, снизу представлен процент PJ положительных клеток в образце; г - динамика деградации ДНК; д - динамика дыхательной активности.

2000 1500 1000 500

26 50

Температура, °С

1000 пл..

2в*С 50'С

0 О в 24 Зв 48 М ч время инкубации при 26 "С после обработки 50 "С 10 ним

Сразу после обработки при 50 °С не наблюдалось заметных изменений в морфологии клеток (рис. За), их способности восстанавливать ТТХ (рис. 36) и поддерживать барьерные свойства плазмалеммы (рис. Зв), ДНК оставалась высокомолекулярной (рис. Зг), клетки осуществляли дыхание (рис. Зд). С течением времени проявлялись конденсация протопласта с отставанием его от клеточной стенки (рис. За), восстанавливающая способность клеток и их способность поддерживать барьерные свойства снижались (рис. 36, в), ДНК деградировала (рис. Зг), дыхание значительно снижалось (рис. Зд). В то же время после обработки при 80 °С смерть наступала мгновенно (рис. 36), отсутствовали морфологические изменения, характерные для ПКГ (рис. За), дыхательная активность не детектировалась совсем. Гибель клеток после обработки при 50 °С также сопровождалась остановкой потока цитоплазмы (данные представлены в диссертации), повышением потенциала на ВММ (рис. 5а), продукцией АФК (рис. 5в) и высвобождением цитохрома с из митохондрий (рис. 9).

30 "С 39 "С 42 °С 45 'С 80 *С

сразу поспв обработки

пасла 2 ч инкубации при 30 'С

Рис. 4. Параметры гибели S. cerevisiae: а - морфология клеток в DIC, бар равен 5 мкМ; б - динамика окрашивания Эвансом голубым; в - морфология ядер (окрашивание DAPI), бар равен 10 мкМ.

Гибель клеток дрожжей 5. cerevisiae после обработки при 45 °С также развивалась во времени, о чем свидетельствует динамика окрашивания Эвансом голубым (рис. 46), динамика изменения барьерных свойств плазмалеммы и продукции АФК (данные представлены в диссертации). В то же время обработка

при 45 °С вызывала остановку движения цитоплазмы (данные представлены в диссертации), вакуолизацию клеток с образованием аутофагических тел (рис. 4а), гиперполяризацию ВММ (рис. 56), высвобождение цитохрома с из митохондрий (рис. 9), деформацию ядер (рис. 4в). Гибель клеток, обработанных при 80 °С, развивалась мгновенно, что видно из данных по окрашиванию клеток Эвансом голубым (рис. 46) и Р1 Она не сопровождалась вакуолизацией клеток (рис. 4а) и гиперполяризацией ВММ. Параметры, характеризующие развитие ПКГ после теплового шока в клетках А. (ИаНапа и 5. сегега/ае, сведены в таблице 1. Приведены литературные данные, в которых были зарегистрированы аналогичные параметры при развитии ПКГ.

. -..у' Таблица 1

Параметры оценки гибели клеток

Исследованный параметр A. thaliana S. cerevisiae

50 "С 80 °С 45 °С 80 "С

Конденсация протопласта с отставанием от клеточной стенки (1) + - - -

Увеличение вакуолизации клеток с образованием внутри них аутофагических тел (2, 3) - - + -

Деформация ядра с возможностью фрагментации (3, 9) - - + н

Динамика снижения жизнеспособности (11) + - + -

Динамика деградации ДНК (1) + - н н

Повышение продукции АФК (10, 11) + н + н

Гиперполяризация ВММ (12, 13) + - + -

Целостность плазмалеммы и тонопласта (6) + - + -

Остановка движения цитоплазмы (4, 5) + + + +

Высвобождение цитохрома с (7, 8) + н + н

Примечание: 1 - Swidzinski et al., 2002; 2 - Yamaki et al., 2001; 3 - Huh et a!., 2002;

4- Gao et al., 2008; 5 - Yoshinaga et al., 2005; 6 - McCabe, Leaver, 2000; 7 - Reape, McCabe, 2008; 8 - Pozniakovsky et al., 2005; 9 - Бакеева и др., 2001; 10 - Davidson etal., 1996; 11 -Vaccaetal., 2004; 12 - Weir et al., 2003; 13 - Ludovico etal., 2002; н - не исследовалось.

На основании анализа представленных параметров был сделан вывод о том, что при обработке A. thaliana 50 °С и S. cerevisiae 45 °С развивается ПКГ.

3. Общие черты между развитием защитной программы и программы клеточной гибели

Повышение температуры в зависимости от интенсивности воздействия может привести к трём различным последствиям: либо к индукции защитных программ, повышающих дальнейшую термотолерантность клеток (ИТ), в случае мягкого воздействия; либо к развитию ПКГ при более сильном воздействии; либо

к непосредственной гибели при обработке температурами, несовместимыми с жизнью, - некрозу (Ясаре е! а!., 2008).

30 • С 39 °С 45 "С

26 'С 37 "С

Рис. 5. Общие черты между развитием защитной программы и программы клеточной гибели. Изменение потенциала на ВММ у A. thaliana (а) и S. cerevisiae (б). Изменение продукции АФК у A. thaliana (в) и S. cerevisiae (г). Бар для A. thaliana равен 20 мкМ, S. cerevisiae - 10 мкМ.

Изучение изменений электрохимического потенциала на ВММ и продукции АФК во время различных тепловых воздействий показало, что как мягкая тепловая обработка, вызывающая развитие ИТ, так и более жёсткое воздействие, приводящее к развитию ПКГ, индуцируют гиперполяризацию ВММ (рис. 5а, б) и повышение продукции АФК (рис. 5в, г) как у A. thaliana, так и у S. cerevisiae. Различия обусловлены только степенью проявления этих процессов.

Таким образом, в развитии ИТ и ПКГ присутствуют как минимум два объединяющих момента: гиперполяризация ВММ и повышение продукции АФК.

4. Влияние мягкой тепловой предобработки на развитие ПКГ, вызванной тепловым шоком

Известно, что обработка A. thaliana мягким тепловым воздействием 37 °С приводит к развитию ИТ и синтезу БТШ (Hong et al., 2003).

50 "С

30 °с

39 "С

45 "С

в г

Рис. 6. Влияние мягкой тепловой предобработки на развитие ПКГ, вызванной тепловым шоком у А. №аИапа: а - жизнеспособность клеток по восстановлению ТТХ после 48 ч. инкубации при 26'С; б-иммуноблоттинг суммарных белков; в -жизнеспособность клеток по отрастанию каллуса; г - морфология клеток в й!С после 3 дней инкубации при 26 'С. Бар равен 10 мкМ.

26 °С

26 *С 37'С 50 °С 37 °С-50 °С

Нвр101

*» Нзр70

26 37 39 26 37 39 *•»«* Нбр17,6 ^__->

Температура, °С 50 *.....~ С

а б

37 °С 50 °С 37 "С-50 °С

В следующей серии экспериментов мы изучили влияние повышенного содержания исследуемых БТШ во время теплового шока на развитие ПКГ.

Предварительная обработка клетокЛ. ЛаНапа 37 °С, при которой происходит индукция синтеза Нзр 101, Нзр70 и Нвр 17,6, не предотвращала накопление НэрбО после воздействия 50 °С (рис. 66), однако ингибировала развитие ПКГ после теплового шока (рис. 6). Прединкубация при 39 °С, практически не индуцирующая синтез Нвр 101, Нвр70 и ШрП.б (рис. 1а), лишь незначительно повышала термотолерантность клеток (рис. 6а).

Адаптация Б. сегег1Я1ае мягким тепловым стрессом при 39 °С, обеспечивающая повышенное содержание №р104, ингибировала развитие ПКГ после теплового шока при 45 °С. При этом происходило предотвращение образования аутофагических тел внутри вакуолей (рис. 7в). Визуализация самих вакуолей не устранялась, однако уже через 2 ч. инкубации при 30 °С их присутствие не детектировалось (рис. 7в). Также предварительная мягкая тепловая обработка не предотвращала изменения морфологии ядер во время теплового воздействия 45 °С, однако делала эти изменения обратимыми (рис. 86). Не влияла предварительная обработка и на величину гиперполяризации ВММ после нелетального для клеток воздействия 45 °С в течение 10 мин., но значительно сокращала время её существования (рис. 8а).

26 *С 39 *С 45 °С 39 *С-45 "С

■■I

Hsp104

Ssa

Ssb

Hsp60

CytC

120

100

з?

ш 60

а б

30 "С 39 'С 45 "С 39-45 "С

■9Ш ЙЙЁЙ ккжзи J 1 ш I ■ Л Л- ;7 ■ ^ тшА

Ш11|— тщ ш я и ii ШЯЯЙШЯШ ч

Температура, °C

сразу после обработки

после 2 ч инкубации при 30 С

39-45

Рис. 7. Влияние мягкой тепловой предобработки на развитие ПКГ, вызванной тепловым шоком у S. cerevisiae: а - иммуноблоттинг суммарных белков; б - способность образовывать колонии (КОЕ); в - морфология клеток в DIC. Бар равен 5 мкМ.

45 °С О через 2 ч при 30 "С

30 'С

45 °С

TMRM

а б

Рис. 8. Влияние мягкой тепловой предобработки на гиперполяризацию ВММ (а) и изменение морфологии ядер (б) после теплового шока у Б. сегемв/ае. Бар для а равен 10 мкМ; для 6-5 мкМ.

ЗМ5 "С

TMRM

повышенный контраст

39 "С-45 'С

В следующей серии экспериментов мы изучили распределение исследуемых БТШ и ряда митохондриальных белков после тепловых воздействий между цитоплазматической и митохондриальной фракциями. У A. thaliana в контроле митохондриальные белки Hsp60, изоцитрат дегидрогеназа (IDH, маркер митохон-дриального матрикса), аденилат киназа (АК2, маркер межмембранного пространства митохондрий) и цитохром с обнаруживались только в митохондриальной фракции (рис. 9а). Обработка при 50 °С приводила к высвобождению Hsp60, АК2 и цитохрома с из митохондрий в цитоплазму, а предобработка при 37 °С полностью предотвращала высвобождение Hsp60 и частично АК2 и цитохрома с. Цитоплазматический HsplOl индуцировался обработкой мягким тепловым воздействием и обнаруживался исключительно в митохондриальной фракции. Цитоплазматический Hspl7,6 также присутствовал в митохондриальной фракции, однако характер распределения его между фракциями несколько отличался от HsplOl. После обработки только при 37 °С Hspl7,6 присутствовал больше в цитоплазматической фракции, а после последующей обработки при 50 °С перераспределялся в митохондриальную (рис. 9а).

мигохонариальцаА фракция циюплазматичеасая франция 26 'С 37 *с 50 "С 37-50 'С 26 "С 37 'С 50 *С 37-50 -С

№. Hsp101

-_.м. ------------ Hsp70

—' —~ HspeO

-Г'* - АК2 ——— . • . юн2

. ' » .ь».,,... .. Cytc

интахондрнапытя фритт цитоплазмзтчесяая фракция 26 *С 39 *С 45 "С 39-50 *С 26 *С 39 *С 45 *С 39-50 *С

.«,.»- .. „ИШШаЙйшИйЧй»^ Ssa

Ssb

—г» ——»' "•* '' Hsp60

к!--------- 'ячятштш АК2

; Щ» ,■/■ • ; Oyt С

Рис. 9. Иммуноблоттинг митохондриальной и цитоплазматической фракций белков A. thaliana (а) и S. cerevisiae (б).

Так же, как у А. /ЪаНапа, у сегеутае тепловой шок при 45 °С приводил к высвобождению НврбО и цитохрома с из митохондрий в цитозоль, а предварительная мягкая тепловая обработка полностью предотвращала это явление (рис. 96). Содержание АК2 не изменялось ни в одной из фракций в ходе всего эксперимента. Цитоплазматический Нэр 104 индуцировался при мягком тепловом стрессе и локализовался как в митохондриальной, так и в цитоплазматической фракциях. Содержание белков семейства №р70 (Бва! и ЯвЫ) не изменялось в ходе эксперимента и распределялось равномерно между фракциями (рис. 96).

Чтобы установить, зависит ли присутствие /Нэр 101 в митохондриальной фракции от теплового воздействия, мы изучили распределение БТШ в цитоплазматической и митохондриальной фракциях, используя линию А. ЛаИапа с конститутивной экспрессией ШР101 (Б на рис. 10а). Нвр101 у данной линии как в контроле, так и после стресса, обнаруживался в обеих фракциях, а степень связывания НврШ с митохондриями скорее зависела от концентрации данного белка в цитозоле (рис. 106).

в А V

26 °С 37 "С 26 "С 37 °С 26 °С 37 °С

шит--- ...I- »"ИДНП . ................11. „.....-..- Hsp60

mm***. , ^rt^^ii ( и'»': ""» Hsp17,6 а

митохоедрнальмая фракция щ*топп&эм0т»ческая фракция

26 °С 37 °С 26 °С 37 °С

■«llfflliiiiii ДЙШМЙЙ' inw

Hsp17,6

Рис. 10. Влияние мягкого теплового стресса на распределение Hsp101 между митохондриальной и цитоплазматической фракциями у линии А. thaliana с конститутивной экспрессией HSP101: а - иммуноблотинг суммарных белков трёх линий А. thaliana (раса Nossen) трансгенных по HSP101 (А- линия с антисмысловой конструкцией; S - линия с конститутивной экспрессией HSP101] V- контрольная линия, трансформированная холостым вектором); б - иммуноблоттинг митохондриальной и цитоплазматической фракций белков суспензионной культуры А. thaliana (раса Nossen) S-линии с конститутивной экспрессией HSP101.

ОБСУЖДЕНИЕ

В представленной работе была проанализирована зависимость между содержанием отдельных БТШ и способностью клеток переносить тепловые воздействия, вызывающие развитие ПКГ. Показано, что мягкая тепловая обработка индуцирует синтез БТШ (AtHsp 101, .ScHsp 104, Л/Hsp70 и А/Hsp 17,6), что сопровождается развитием ИТ к последующему более жёсткому тепловому воздействию как у растений, так и у дрожжей (рис. 1,2, 6, 7, 9, 10).

Мягкая тепловая обработка не вызывает повреждения клеток и сопровождается повышением синтеза БТШ, в частности Л/HsplOl и ¿cHsp 104 (рис. 1, 2, 6, 7). Тепловые воздействия, приводящие к развитию ПКГ у А. thaliana и S. cerevisiae (рис. 3, 4; табл. 1), синтез Л/HsplOl, ScHspl04, /1/Hsp70 и Л/Hsp 17,6 не индуцируют (рис. 1,2). На основании вышеизложенного было сделано предположение, что синтез БТШ и развитие ПКГ у растений и дрожжей являются взаимоисключающими явлениями. Данное положение согласуется с результатами, полученными на животных клетках. Samali с соавт. (1999а) показали, что Hsp72 и Hsp27 не индуцируются в клетках млекопитающих температурами выше 42 °С, а при повышении температуры до 44 °С наблюдается гибель клеток. На этом основании авторы сделали вывод, что когда клетка гибнет, индукции БТШ не происходит. Эти результаты подтверждаются данными, полученными на растительных объектах. Микроэррей проростков арабидопсиса показал, что обработка мягким тепловым воздействием индуцирует синтез кластера защитных генов, включающего БТШ, и ингибирует транскрипцию генов, связанных с ПКГ (Larkindale, Vierling, 2008). При обработке харпином, бактериальным элиситором, который вызывает ПКГ в культуре клеток А. thaliana, наблюдалась активация экспрессии ряда sHsps, в том числе и Hsp 17,6 (Krause, Durner, 2004).-Максимальный уровень экспрессии sHsps наблюдался спустя 2 часа после обработки элиситором, но уже через 4 часа их экспрессия снижалась до контрольного уровня. А между тем достоверное влияние харпина на жизнеспособность клеток регистрировалось только спустя 7 часов после обработки. Таким образом, литературные данные подтверждают вывод об обратной зависимости между гибелью и синтезом БТШ в растительной и дрожжевой клетках.

Анализ параметров гибели клеток, выбранных нами на основе литературных данных, показывающих особенности развития ПКГ у растений и дрожжей (табл. 1), позволил нам подобрать интенсивность тепловых воздействий, приводящих к развитию ПКГ у А. thaliana и S. cerevisiae. В качестве анализируемых параметров использовались: конденсация протопласта с отставанием от клеточной стенки, динамика деградации ДНК, снижение жизнеспособности, дыхательной активности, способности поддерживать барьерные свойства плаз-малеммы, выход цитохрома с, повышение продукции АФК и гиперполяризация ВММ для А. thaliana; динамика продукции АФК, снижение способности поддерживать барьерные свойства плазмалеммы, деформация ядра, гиперполяризация ВММ, повышение вакуолизации клеток с образованием аутофагических тел, высвобождение цитохрома с для S. cerevisiae.

Индукция синтеза ^íHsplOl, ylíHsp70, yl/Hspl7,6 и 5cHspl04 при мягком тепловом воздействии коррелировала с развитием способности клеток растений и дрожжей переживать более жёсткие тепловые воздействия, индуцирующие ПКГ у неадаптированных клеток (рис. 6, 7). При этом ингибировалось проявление практически всех исследованных параметров развития ПКГ (рис. 6,7, 8,9). На настоящий момент в литературе нет сведений о роли БТШ в развитии ПКГ у растений и дрожжей. Однако хорошо известно, что в животной клетке такие БТШ, как Hsp70 и Hsp27, могут ингибировать развитие ПКГ, вызванное самыми различными апоптозными стимулами (Didelot et al., 2006). HsplOl A. thaliana и Hspl04 S. cerevisiae играют основную роль в развитии ИТ в клетках растений и дрожжей, a Hsp70 и sHsps - скорее вспомогательную (Sanchez, Lindquist, 1990; Lee, Schoffl, 1996; Queitsch et al., 2000; Hong, Vierling, 2000, 2001; Lee, Vierling, 2000; Lee et al., 2005). В животной клетке гомологов Hspl01/Hspl04 нет, а ведущую роль в развитии ИТ играет Hsp70 (Nollen et al., 1999; Kregel, 2002; Mayer, Bukau, 2005). Так как в используемых нами условиях в клетках A. thaliana и S. cerevisiae наблюдается развитие ПКГ, мы предполагаем, что HsplOl, Hsp70, Hspl7,6 A. thaliana и Hspl04 S. cerevisiae могут ингибировать развитие ПКГ, вызванное тепловым шоком, в клетках растений и дрожжей. В пользу этого свидетельствует ведущая роль Hsp 104 в защите дрожжей от гибели при физиологическом старении клеток (Erjavec et al., 2007). Гибель клеток при физиологическом старении считается одной из форм ПКГ (Severin et al., 2008). Кроме того, искусственное введение Hspl04 в животные клетки предотвращало развитие ПКГ, однако данная способность требовала наличия некоторых животных БТШ (Mosser et al., 2004).

Синтез Hsp60 у S. cerevisiae и A. thaliana при температурных воздействиях различной интенсивности коренным образом отличался от остальных изученных нами БТШ. Содержание Hsp60 в клетках A. thaliana прогрессивно увеличивалось по мере увеличения тяжести теплового воздействия (рис. 1а), кроме того, развитие ПКГ у растений и дрожжей сопровождалось высвобождением HspóO из митохондрий в цитозоль (рис. 9). Предварительный мягкий тепловой стресс полностью предотвращал высвобождение Hsp60 (рис. 9) и защищал клетки от гибели (рис. 6, 7). На этом основании можно предполагать, что Hsp60 может способствовать развитию ПКГ. Это предположение подтверждается данными, полученными на животных клетках. При развитии ПКГ, индуцированной стау-роспорином или камптотецином, Hsp60 выходил из митохондрий в цитозоль, где вместе с цитохромом с активировал про-каспазу 3 (Samali et al., 1999b; Xanthoudakis et al., 1999).

Однако с другой стороны, хотя предварительная мягкая тепловая предобработка эффективно ингибировала выход Hsp60 из митохондрий, она не предотвращала накопление Hsp60 у A. thaliana (рис. 6). Этот результат указывает на то, что Hsp60 в нашем случае может играть неоднозначную роль. Мы не обнаружили присутствия Hsp60 в цитозоле клеток A. thaliana и S. cerevisiae в отсутствии вызывающего ПКГ стимула (рис. 9), однако, согласно данным Chandra с соавт.

(2007), Hsp60 может непосредственно накапливаться в цитозоле, не транспор-тируясь в митохондрии. Если накопление Hsp60 в цитозоле не сопровождалось его высвобождением из митохондрий, он выполнял анти-апоптическую функцию, а при высвобождении из митохондрий Hsp60 способствовал развитию апоптоза (Chandra et al., 2007). У животных цитозольный Hsp60 ингибирует про-апоптозный белок Вах. В условиях гипоксии комплекс Hsp60 и Вах диссоциирует, в результате чего Вах направляется в митохондрии и индуцирует апоптоз (Gupta, Knowlton, 2002). Это согласуется с тем, что снижение экспрессии Hsp60 путём введения антисенсовой последовательности смещало равновесие Вах/ Вс1-2 в сторону индукции апоптоза (Chan et al., 2003). Таким образом, Hsp60 у растений и дрожжей так же, как у животных, может играть неоднозначную роль в развитии ПКГ.

Кроме того, в развитии ИТ и ПКГ прослеживаются некоторые закономерности. ИТ и ПКГ являются активными процессами, требуют активации соответствующих генов и оба, по-видимому, регулируются функционированием митохондрий. Так, в их развитии присутствуют как минимум два объединяющих момента: гиперполяризация ВММ и повышение продукции АФК. По нашим данным, как у суспензионной культуры A. thaliana, так и у дрожжей 5. сег-evisiae, повышение температуры приводит к увеличению электрохимического потенциала на ВММ (рис. 5а, б) и повышению продукции АФК (рис. 5в, г), однако степень проявления этих явлений при мягком тепловом воздействии, индуцирующем синтез БТШ, гораздо меньше, чем при более сильном, приводящем к развитию ПКГ.

Вероятно, гиперполяризация ВММ и повышение продукции АФК могут влиять на судьбу клеток в соотношении доза - эффект. В малых дозах идет развитие ИТ, в больших - гибель клеток. Гиперполяризация ВММ сопровождала развитие ИТ у животных (Balogh et al., 2005), растений (Rikhvanov et al., 2007) и дрожжей (Rikhvanov et al., 2005). Также существуют данные о временной гиперполяризации ВММ, предшествующей падению потенциала при развитии ПКГ у животных (Banki et al., 1999; Samali et al., 1999b), растений (Weir et al., 2003) и дрожжей (Ludovico et al., 2002; Pozniakovsky et al., 2005). Было показано, что АФК образуются во время мягкого теплового стресса и могут индуцировать экспрессию БТШ (Moraitis, Curran, 2004; Kotak et al., 2007; Konigshofer et al., 2008). Окислительный взрыв также сопровождал развитие ПКГ у животных (Skulachev et al., 2004), растений (Vacca et al., 2006) и дрожжей (Pozniakovsky et al., 2005). При изучении продукции АФК во время тепловых воздействий различной тяжести было предположено, что появление небольшого количества АФК приводит к развитию ИТ, однако сильное повышение продукции АФК индуцирует развитие ПКГ (Locato et al., 2008). Гиперполяризация ВММ также может служить ключевым моментом для индукции синтеза БТШ (Rikhvanov et al., 2005,2007), однако если стресс оказывается слишком сильным, гиперполяризация всё ещё наблюдается, но развития защитной программы не происходит, и запускается процесс ПКГ.

Предполагается, что БТШ принадлежит важная роль в защите митохондрий от повреждений при тепловом и других стрессах (Войников, Боровский, 1994). При изучении распределения цитоплазматических и митохондриальных БТШ между митохондриальной и цитоплазматической фракциями у суспензионной культуры А. /ИаНапа и дрожжей 5". сегеушае нами было показано, что некоторые цитоплазматические БТШ, в частности НврНИ, при тепловом воздействии обнаруживаются в митохондриальной фракции в количествах, значительно превышающих их содержание в цитоплазматической (рис. 9а). При этом селективное осаждение НБр101 на митохондриях, наблюдалось у линии А. ¡ИаНапа с конститутивной экспрессией Н8Р101 в отсутствии стрессовых воздействий (рис. 10). Хотя подобное осаждение Шр101 на митохондриях может являться артефактом выделения органелл, можно предположить, что А/Шр 101 и 5сНзр104 в состоянии выполнять свои защитные функции также и посредством модуляции деятельности митохондрий.

ВЫВОДЫ

1. Мягкий тепловой стресс (при 37 °С у А. ¡ИаНапа и при 39 °Су£ сегеушае) приводит к развитию индуцированной термотолерантности. Жесткий тепловой стресс (при 50 °С у А. IИаНапа и при 45 °С у Я. сегеумае) индуцирует развитие программированной клеточной гибели.

2. Мягкий тепловой стресс сопровождается индукцией синтеза белков теплового шока, играющих важную роль в развитии индуцированной термотолерантности: Нзр101, Нзр70 и НврП,6 А. /ИаНапа и Нзр104 £ сегеушае. При жестком тепловом стрессе синтеза этих белков не происходит. Синтез Нвр101/ Шр104, Нзр70 и Шр17,6 и развитие программированной клеточной гибели -взаимоисключающие явления в растительной и дрожжевой клетках.

3. Индукция синтеза белков теплового шока Шр101/Н8р104, №р70 и Нвр 17,6 мягким тепловым стрессом предотвращает развитие программированной клеточной гибели у растений и дрожжей при последующем жёстком тепловом стрессе.

4. Развитие защитной программы и программы клеточной гибели при тепловых воздействиях у суспензионной культуры А. /ИаНапа и дрожжей Б. се^гягае имеют общие черты - повышение потенциала на внутренней митохондриальной мембране и усиление продукции АФК.

5. Развитие программированной клеточной гибели у А. IИаНапа сопровождается повышением уровня НврбО и перемещением его из митохондрий в цитозоль. Подобное перемещение НврбО происходит при развитии программированной клеточной гибели у дрожжей Б. сегеч'тае.

6. Синтезированные во время мягкого теплового стресса цитоплазматические белки Шр101 А. IИаНапа и Шр104 5. cerevisiae обнаруживаются в митохондриальной фракции, что указывает на их возможную ассоциацию с митохондриями.

7. Полученные результаты позволяют предполагать, что НэрКН/ИярКМ, Нвр70 и ШрП.б могут способствовать развитию индуцированной термотолерантности, подавляя развитие вызванной тепловым шоком программированной клеточной гибели у растений и дрожжей, а №р60 в зависимости от обстоятельств, вероятно, может играть неоднозначную роль в этих процессах.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Nuclear-mitochondrial cross-talk during heat shock in Arabidopsis cell culture / E.G. Rikhvanov, K.Z. Gamburg, N.N. Varakina, T.M. Rusaleva, I.V. Fedoseeva, E.L. Tauson, I.V. Stupnikova, A.V. Stepanov, G.B. Borovskii, V.K. Voinikov // Plant J. - 2007. - Vol. 52, № 4. - P. 763-768.

2. Роль HSP60 в развитии программируемой клеточной смерти у Arabidopsis thaliana / A.B. Степанов, T.M. Русалёва, H.H. Варакина, И.В. Федосеева, Е.Г. Рих-ванов, Г.Б. Боровский, В.К. Войников // Современная физиология растений: от молекул до экосистем: Материалы докладов Междунар. конф. (в трех частях). Ч. 1. (Сыктывкар, 18-24 июня 2007 г.). - Сыктывкар, 2007. - С. 372-373.

3. The role of mitochondria in heat shock response in Arabidopsis cell culture / A.V. Stepanov, E.G. Rikhvanov, K.Z. Gamburg, N.N. Varakina, T.M. Rusaleva, I.V. Fedoseeva, E.L. Tauson, I.V. Stupnikova, G.B. Borovskii, V.K. Voinikov // Abstracts of the 32nd FEBS Congress «Molecular Machines» (7-12 July 2007, Vienna, Austria). - FEBS J. - Vol. 274, S. 1. - P. 202.

4. Роль белков теплового шока в программируемой клеточной смерти у суспензионной культуры Arabidopsis thaliana / A.B. Степанов, Е.Г. Рихванов, К.З. Гамбург, H.H. Варакина, Т.М. Русалева, И.В. Федосеева, E.JI. Таусон, И.В. Ступникова, Г.Б. Боровский, В.К. Войников II 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 PBX ВСНЦ СО РАМН, 2007.-С. 260-264.

5. Влияние тепловой обработки на развитие программированной гибели клеток в суспензионной культуре арабидопсиса / A.B. Степанов, И.В. Федосеева, Т.М. Русалева, H.H. Варакина, К.З. Гамбург, Е.Г. Рихванов, Г.Б. Боровский, В.К. Войников // Тезисы докладов IX Междунар. конф. «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Звенигород, 8-12 сентября 2008 г.). - Москва: ИД ФБХ-Пресс, 2008. - С. 362-363.

6. Роль митохондрий в развитии защитной реакции на тепловой шок / И.В. Федосеева, К.З. Гамбург, H.H. Варакина, Т.М. Русалева, Е.Л. Таусон, A.B. Степанов, Г.Б. Боровский, Е.Г. Рихванов, В.К. Войников // Тезисы докладов IX Междунар. конф. «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Звенигород, 8-12 сентября 2008 г.). - М.: ИД ФБХ-Пресс, 2008. - С. 424-425.

7. Влияние азида натрия и 2,4-динитр0фенола на развитие индуцированной термотолерантности и индукцию синтеза БТШ101 в культуре клеток Arabidopsis thalianal ИВ. Федосеева, К.З. Гамбург, H.H. Варакина, Т.М. Русалева, E.JI. Таусон, И.В. Ступникова, Г.Б. Боровский, A.B. Степанов, Е.А. Давыденко, Е.Г. Рихванов, В.К. Войников // Физиология растений. - 2008. - Т. 55, № 2. -С. 245-252.

Статьи № 1 и №7 опубликованы в журналах, входящих в список ВАК.

Подписано в печать 14.01.2009. Бумага офсетная. Формат 60x84'/, Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0 __Тираж 100 экз. Заказ № 009-09._

РИО НЦ PBX ВСНЦ СО РАМН (Иркутск, ул. Борцов Революции, 1. Тел 29-03-37. E-mail: arleon@rol.ru)

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Степанов, Алексей Владимирович

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. Концепция стресса.

2.2. Феномен ИТ.

2.3. Классификация и основные классы БТШ.

2.4.1. Белки семейства БТШ 100 (Hsp 100/С1р).

2.4.2. Белки семейства БТШ90 (Hsp90).

2.4.3. Белки семейства БТШ70 (Hsp70).

2.4.4. Шаперонины (семейство БТШ60 (Hsp60)).

2.4.5. Низкомолекулярные БТШ (sHsps).

2.5. Причины и механизмы гибели клетки при стрессе.

2.5.1. Некроз и апоптоз: сходства и различия (обзор возможных форм гибели клетки)

2.5.2. Признаки ПКГ.

2.5.3. Механизм апоптоза у животных клеток. Сходства и различия с ПКГ дрожжевой и растительной клеток.

2.6. Роль митохондрий в развитии ПКГ.

2.7. БТШ как регуляторы апоптоза на примере животной клетки.

2.8. Сведения о роли растительных и дрожжевых БТШ в развитии ПКГ.533. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

3.1. Объект исследования.

3.2. Температурная обработка.

3.3. Определение выживаемости клеток.56

3.4. Определение дыхательной активности.

3.5. Выделение суммарного белка.

3.6. Получение цитоплазматической и митохондриальноп белковых фракций.

3.7. Электрофорез в ПААГе с ДДС-Na.

3.8. Окраска и обесцвечивание гелей.

3.9. Вестерн-блотипг.

3.10. Определение молекулярных масс полипептндов.

3.11. Использованные антитела.

3.12. Выделение ДНК.

3.13. Микроскопические методы (флуоресцентная и световая микроскопия).

3.14. Статистическая обработка данных.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ.

4.1. Изучение зависимости между гибелью клеток и синтезом БТШ.

4.1.1. Изучение зависимости между гибелью клеток и синтезом БТШ у суспензионной культуры Л thaliana.

4.1.2. Изучение зависимости между гибелью клеток и синтезом БТШ в культуре дрожжей S. cerevisiae.

4.2. Изучение зависимости между синтезом БТШ и развитием ИТ.

4.2.1. Изучение зависимости между синтезом БТШ и развитием ИТ у суспензионной культуры Л. thaliana.

4.2.2. Изучение зависимости между синтезом БТШ и развитием ИТ у культуры дрожжей S. cerevisiae.

4.3. Параметры гибели клеток при тепловом шоке.

4.3.1. Изменение морфологии клеток.

4.3.1.1. Изменение морфологии клеток суспензионной культуры A. thaliana после теплового шока.

4.3.1.2. Изменение морфологии клеток в культуре дрожжей S. cerevisiae после теплового шока.

4.3.2. Изучение динамикн движения цитоплазмы с помощью цейтраферной съёмки

4.3.2.1. Изучение движения цитоплазмы после тепловых воздействий у суспензионной культуры A. thaliana.

4.3.2.2. Изучение движения цитоплазмы после тепловых воздействий в культуре дрожжей S. cerevisiae.

4.3.3. Изучение динамики гибели клеток.

4.3.3.1. Динамика гибели клеток у суспензионной культуры A thaliana после теплового шока.

4.3.3.2. Динамика гибели дрожжей S. cerevisiae после теплового шока.

4.3.4. Высвобождение цитохрома

4.3.5. Изучение состояния плазматической мембраны у дрожжей S. cerevisiae после теплового шока.

4.3.6. Качественное измерение электрохимического потенциала на ВММ в живых клетках с помощью флуоресцентной микроскопии.

4.3.6.1 Изучение изменения электрохимического потенциала на ВММ у клеток суспензионной культуры^, thaliana при гипертермии.

4.3.6.2. Изучение изменения электрохимического потенциала на ВММ у клеток дрожжей S. cerevisiae при гипертермии.

4.3.7. Качественное измерение продукции АФК в живых клетках с помощью флуоресцентной микроскопии.

4.3.7.1. Изучение продукции АФК во время гипертермии у суспензионной культуры A. thaliana.

4.3.7.2. Изучение продукции АФК во время гипертермии у дрожжей S. cerevisiae.

4.3.8. Морфология ядер.

4.3.8.1. Изучение морфологии ядер у суспензионной культуры A. thaliana после теплового шока.

4.3.8.2. Изучение морфологии ядер у дрожжей S. cerevisiae после теплового шока

4.4. Изучение распределения БТШ между митохондриальной и цитоплазматической фракциями белков после воздействия повышенной температурой.

4.4.1. Распределение БТШ между митохондриальной и цитоплазматической фракциями белков после тепловых воздействий у суспензионной культуры A. thaliana

4.4.2. Распределение БТШ между митохондриальной и цитоплазматической фракциями белков после тепловых воздействий у дрожжей S. cerevisiae.

4.4.3. Распределение HsplOl и Hspl7,6 между митохондриальной и цитоплазматической фракциями белков у суспензионной культуры^, thaliana с конститутивной экспрессией HSP101 в контроле и после мягкого теплового стресса

4.5. Влияние мягкой тепловой предобработки на развитие параметров гибели клеток

4.5.1. Влияние мягкой тепловой предобработки на морфологию клеток.

4.5.1.1. Влияние мягкой тепловой предобработки на морфологию клеток у суспензионной культуры Л. thaliana после теплового шока.

4.5.1.2. Влияние мягкой тепловой предобработки на морфологию клеток у дрожжей S. cerevisiae после теплового шока.

4.5.2. Влияние мягкой тепловой предобработки на остановку движения цитоплазмы после теплового шока.

4.5,2.1. Влияние мягкой тепловой предобработки на остановку движения цитоплазмы после теплового шока у суспензионной культуры A thaliana.Ill

4.5.2.1. Влияние мягкой тепловой предобработки на остановку движения цитоплазмы после теплового шока у дрожжей S. cerevisiae.

4.5.3. Влияние мягкой тепловой предобработки на распределение белков между митохондриальной и цитоплазматической фракциями белков.

4.5.3.1. Влияние мягкой тепловой предобработки на распределение белков между митохондриальной и цитоплазматической фракциями у суспензионной культура А. thaliana после теплового шока при 50°С.

4.5.3.2. Влияние мягкой тепловой предобработки на распределение белков между митохондриальной и цитоплазматической фракциями у дрожжей S. cerevisiae после теплового шока при 45°С.

4.5.4. Влияние мягкой тепловой предобработки на изменение морфологии ядер у дрожжей S. cerevisiae после обработки тепловым шоком при 45°С.

4.5.5. Влияние мягкой тепловой предобработки на гиперполяризацию ВММ у дрожжей S. cerevisiae при негубительном для клеток коротком тепловом воздействии 45°С.

5. ОБСУЖДЕНИЕ.

5.1. Тепловой шок вызывает развитие ПКГ в культуре клеток арабидопсиса п дрожжей

5.2. Зависимость между синтезом БТШ и развитием ПКГ.

5.3. Общие и отличительные черты между развитием защитной программы и программы клеточной гибели.:.

5.4. Hsp60 как регулятор развития ГПСГ.

5.5. Ассоциация цитоплазматических БТШ с митохондриями.

5.6. Hspl01/104, Hsp70, Hspl7,6 как ингибиторы развития ПКГ в растительной и дрожжевой клетках.

6. ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль белков теплового шока в регуляции программированной клеточной гибели у растений и дрожжей"

В жизни любого организма температура окружающей среды является одним из основных факторов, определяющих его существование. Естественно, что изменение температуры ведет к самым разнообразным и часто неблагоприятным последствиям. Чтобы минимизировать повреждения и выжить, организмы выработали различные механизмы. Всю совокупность ответных реакций, индуцируемых в организме внешними воздействиями, объединяют термином «адаптационный синдром» (англ. "adaptive syndrome"), а также не совсем точным, но широко распространившимся термином «стресс».

Тепловой стресс является наиболее классическим и самым исследованным ответом на воздействие стрессовых факторов. В зависимости от тяжести воздействия развиваются как минимум три сценария последующих действий. Первый развивается при мягком не вызывающем серьёзных нарушений в метаболизме клетки воздействии, однако изменяет экспрессию генов, снижая синтез белков домашнего хозяйства и вызывая синтез белков теплового шока (БТШ), полиаминов, ферментов антиоксидантной системы и т.д. Всё это, в конечном счёте, хотя и приводит к некоторому снижению скорости роста и деления клеток, вместе с тем вызывает развитие индуцированной термотолерантности (ИТ) к последующему жесткому тепловому воздействию. Второй сценарий развивается в случае более сильного воздействия, когда клетка получает достаточно ощутимые повреждения, однако не настолько сильные, чтобы убить клетку непосредственно. Здесь стресс выступает в качестве индуктора развития программированной клеточной гибели (ПКГ). В этом случае также происходит изменение в экспрессии генов, однако это уже гены белков экзекуторов ПКГ, а синтеза защитных БТШ в этих условиях не происходит. Ключевым моментом при данном сценарии является активный характер процесса и непосредственное участие клетки в развитии своей собственной гибели. И, наконец, третий сценарий развивается в том случае, когда повреждения метаболизма настолько сильны, что клетка не в состоянии контролировать свою смерть, так как белки денатурируют, а мембраны теряют свои свойства. Соответственно, ни о какой экспрессии речь уже не идёт. С некоторыми натяжками все три сценария можно подвести под понятие тепловой стресс, в то время как события происходят совсем разные, следовательно, и изучать их необходимо в отдельности.

Большинство БТШ работают в клетке в качестве «молекулярных шаперонов». Шапероны - это семейство белков, ассистирующих процесс правильной укладки (сворачивания) полипептидов или полипептид содержащих структур, но не являющихся компонентами этих структур (Ellis, van der Vies, 1991). После теплового шока они восстанавливают поврежденные белки, или, если это невозможно, способствуют их деградации путем протеолиза. БТШ функционируют не только в стрессовых условиях. Конститутивно синтезируемые шапероны способствуют корректной сборке молекулы белка до нативного состояния, стабилизируя обращенные в водную фазу гидрофобные остатки и препятствуя случайным взаимодействиям (Frydman, 2001).

В настоящий момент нет сомнений в том, что повышение в содержании БТШ несколько увеличивает термотолерантность клеток. Вместе с тем, на основании функционирования БТШ в качестве молекулярных шаперонов, можно предполагать равнозначную роль последних как в защите от хаотичной смерти (некроза), так и от ПКГ. В последнее время появляются публикации о роли БТШ в апоптозе животных клеток (Arya et al, 2007). Показано, что некоторые из белков способствуют выживанию клеток, в то время как другие, их гибели, причём регуляторные функции БТШ не всегда совпадают с их шапероновыми свойствами (Didelot et al., 2006). К сожалению, роль БТШ в регуляции ПКГ растений и дрожжей остается еще неисследованной.

Имеющиеся в настоящий момент данные не оставляют сомнений в том, что основным критическим звеном, или тригерром, в развитии ПКГ, вызванной воздействием физических факторов, служат митохондрии. Так, высвобождение белков межмембранного пространства митохондрий (МПМ) в цитозоль рассматривается как необходимый этап для запуска ГЖГ. С другой стороны известно, что ряд цитоплазматических БТШ может ассоциироваться с митохондриями и модулировать их активность (Войников, Боровский, 1994).

Целью настоящей работы явилось изучение роли белков теплового шока в регуляции развития программированной клеточной гибели и индуцированной термотолерантности в клетках суспензионной культуры Arabidopsis thaliana и дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

В задачи исследования входило:

1. Подобрать условия тепловой обработки, необходимые для индукции программированной клеточной гибели и индуцированной термотолерантности у суспензионной культуры A. thaliana и дрожжей S. cerevisiae.

3. Исследовать цитологические и биохимические изменения в клетках суспензионной культуры A. thaliana и дрожжей S. cerevisiae во время развития программированной клеточной гибели и оценить роль белков теплового шока в этом процессе.

4. Изучить зависимость между синтезом белков теплового шока и развитием программированной клеточной гибели.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Концепция стресса

Способность к защите от повреждающих и неблагоприятных факторов окружающей среды является обязательным свойством любого организма. А температура среды - один из основных факторов, определяющих его существование. Естественно, что изменение температуры ведет к самым разнообразным и часто неблагоприятным последствиям.

Чтобы выжить и минимизировать повреждения, организмы выработали различные механизмы, при этом физиолого-биохимическая адаптация является частью общей адаптивной стратегии. Растения, в силу прикреплённого образа жизни, не могут активно двигаться в поисках оптимальной микросреды, поэтому вынуждены приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям. В процессе эволюции они выработали множественные механизмы адаптации на клеточном уровне. Среди них выделяют элементы неспецифической устойчивости (включающиеся в самых различных стрессовых ситуациях) и специфические процессы, инициируемые в растении только определённым типом стрессовых воздействий (Урманцев, Гудсков, 1986). Основные признаки неспецифической составляющей стресса у растений достаточно хорошо известны, всего по разным оценкам их насчитывают от 15 до 20 (Тарчевский, 2001; Пятыгин, 2008). Среди них можно отметить такие как: повышение проницаемости и деполяризация клеточных мембран, повышение в цитоплазме содержания ионов кальция, закисление цитоплазмы, синтез стрессовых белков, торможение деления и роста клеток, усиление дыхания и т.д. Отмечается, что на формирование неспецифических элементов устойчивости требуется гораздо меньше времени, чем для прохождения специфических адаптивных реакций (Кузнецов, 2005).

Совокупность ответных реакций, индуцируемых в организме внешними воздействиями, объединяют терминами «адаптационный синдром» (англ. "adaptive syndrome"), а также не совсем точным, но широко распространившимся термином «стресс». Основные понятия и положения учения о стрессе были разработаны (в приложении к медицине) в 1936 г. канадцем Гансом Селье (Н. Selye). Он полагал, что адаптивная реакция организма на различные неблагоприятные факторы (стрессоры) развивается по единому сценарию. Комплекс ответных реакций организма на стрессоры Селье назвал «генерализованным адаптационным синдромом», в котором он выделил три стадии; 1) тревоги и торможения большинства процессов;

2) адаптации, в течение которой организм приспосабливается к стрессору;

3) истощения, если адаптационный потенциал организма недостаточен для преодоления стрессора (Селье, 1979).

Использование понятия стресс в физиологии растений имеет свои проблемы, поскольку часто стресс рассматривают как фактор воздействия на растение, а не ответную реакцию, т.е. уравнивают понятия «стресс» и «стрессор». Рассмотрение особенностей развития стресса у растений позволило С.С. Пятыгину выявить некоторые ключевые аспекты этой проблемы (Пятыгин, 2008). Он рассматривает стресс в клетках растений как мультиплетный процесс, при этом неспецифическая составляющая стресса может быть общей, единой и возникать по принципу аддитивности, а специфические составляющие стресса весьма резко не совпадать между собой.

Таким образом, стрессовыми называют те внешние факторы, которые оказывают некоторое в большинстве своём неблагоприятное воздействие. Чаще всего стрессовое воздействие оценивают по его влиянию на выживание организма, процессы роста и ассимиляции энергии. Приобретение устойчивости под воздействием одного из неблагоприятных факторов может вызывать повышение устойчивости организма к другим стрессовым воздействиям. Это явление называется кросс-устойчивостью или кросс-адаптацией (Медведев, 2004).

У животных внезапное стрессовое воздействие большой интенсивности может привести к развитию шока. Понятие «шок» трактуется В.К.

Гостищевым (2002) как остро возникшее критическое состояние организма с прогрессирующей недостаточностью системы жизнеобеспечения, обусловленное острой недостаточностью кровообращения, острой дыхательной недостаточностью, нарушением микроциркуляции и гипоксией тканей, выражающееся в нарушении всех физиологических систем. Термин «шок» был введен ученым и врачом армии Людовика XV ле Эраном (XVIII) и дословно в переводе с англ. "shock" обозначает удар, толчок, потрясение. Отдельно отметим также, что ни для растений, ни для дрожжей понятие шок не определено и, соответственно, не сформулировано.

В силу исторического открытия стрессовых генов Риттозой в 1962 г. на политенных хромосомах насекомых и названия их продуктов белками теплового шока, а также последующего перенесения этих терминов на другие объекты, такие как растения и микроорганизмы, возникла некоторая путаница в значениях терминов «стресс» и «шок». Как следствие, в настоящий момент многие исследователи либо отождествляют эти два понятия, либо употребляют их не совсем адекватно. В этом разделе мы попытаемся разобраться в данном вопросе.

Понятие «стресс» произошло от англ. "distress" (горе, несчастье, недомогание, истощение, нужда), однако позднее, как многие английские слова, утратило приставку ди- и своё негативное значение (англ. "stress" -давление, нажим, напряжение). Так, по Селье, стресс - это ответ организма на любое воздействие, пусть даже приятное, которое способно вывести его из привычного равновесия (Селье, 1979). Шок - в переводе «удар», следовательно, явное острое негативное воздействие, способное повлечь за собой плачевные последствия.

Таким образом, понятие стресс является более широким по отношению к шоку. В данной работе мы будем называть стрессовым — любое воздействие на организм способное привести к возникновению ответных реакций, в том числе и мягкое тепловое воздействие, способное привести к активации защитных механизмов, способствующих развитию индуцированной термотолерантности, но не приводящее к негативным последствиям. Шоковым - сильное тепловое воздействие, приводящее к серьезным нарушениям метаболизма клетки, и как следствие, способное привести к гибели последней одним из возможных способов. Клетки, подвергнутые предобработке мягким тепловым воздействием, — «адаптированными».

2.2. Феномен ИТ

Под термином «индуцированная термотолерантность» понимается способность организма выдерживать жесткое повреждающее тепловое воздействие после предварительной мягкой тепловой обработки. Так, кратковременное повышение температуры выше оптимальной приблизительно на 10-12°С, которое, как правило, не является повреждающим, повышает способность организма переносить последующее более жесткое тепловое воздействие, в нормальных условиях приводящее к гибели. Для Arabidopsis thaliana такой температурой является 37°С (Hong et al., 2003), для дрожжей Saccharomyces cerevisiae - 37-39°С (Рихванов, Войников, 2005), а для термофильной бактерии Sulfolobus sp. - 88°С, при обычной для нее температуре роста 70°С (Trent et al., 1990).

Что касается молекулярных механизмов ИТ, то на сегодняшний момент ИТ представляется сложным составным явлением, включающим как минимум три типа ответных реакций. Реакции, связанные с предотвращением денатурации белков; реакции, связанные с ответом антиоксидантной системы, так как показано, что тепловой шок сопровождается таким явлением как окислительный взрыв; и, реакции, направленные на снижение количества легко повреждаемых молекул и процессов. Вероятно, взаимоотношения между этими тремя защитными системами весьма динамичны и переплетены, а их значение определяется по принципу лимитирующего фактора.

Скрининг мутантов A. thaliana с пониженным уровнем ИТ позволил выявить семь локусов (hotl-hot7), ответственных за данный дефект. И только hotl мутация была локализована в гене HSP101, а во всех остальных случаях мутации оказались в генах, не связанных с синтезом БТШ или транскрипционных факторов теплового шока. Все эти мутанты (за исключением hot3) не отличались от дикого типа по синтезу БТШ (Hong, Vierling, 2000; Hong et al., 2003). Аналогичным образом, у мутантов А. thaliana с нарушениями в функционировании сигнальных систем (абсцизовая кислота, этилен, салициловая кислота) способность индуцировать термотолерантность оказалась снижена, несмотря на нормальный уровень индукции синтеза БТШ (Larkindale et al., 2005). Кроме того, для поддержания состояния ИТ у арабидопсиса необходимо присутствие белка, родственного фосфосульфолактат синтазе Hsa32 (англ. "heat-stress-associated 32-kD protein"), синтез которого также повышается при мягком тепловом стрессе (Chamg et al., 2006). Дефект в развитии ИТ описан для линий A. thaliana с мутацией в гене UVH6, продукт которого кодирует хеликазу, репарирующую ДНК (Larkindale et al., 2005).

Поскольку при тепловом стрессе усиливается генерация АФК (Davidson et al., 1996; Larkindale, Knight, 2002; Vacca et al., 2004), очевидно, что антиоксидантные ферменты и низкомолекулярные антиоксиданты играют важную роль в защите клеток от АФК, индуцированных тепловым стрессом. Действительно, мутанты дрожжей с дефектом по синтезу антиоксидантных ферментов: каталазы (Cttl), супероксид дисмутазы (Sod2), цитохром с пероксидазы (Davidson et al., 1996), тиоредоксин пероксидазы (Lee, Park, 1998) и ферментов биосинтеза глутатиона (Sugiyama et al., 2000а) являются более чувствительными к летальному эффекту теплового шока, чем изогенные штаммы дрожжей родительского типа. Аналогичная ситуация наблюдалась в случае мутантов по супероксид дисмутазе в клетках Escherichia coli (Benov, Fridovich, 1995) и дрожжей Schizosaccharomyces pombe (Jeong et al., 2001). Наоборот, суперэкспрессия генов CTT1 и SOD2 в клетках S. cerevisiae приводила к повышению термотолерантности (Davidson et al., 1996). Неудивительно, что мягкий тепловой стресс, как правило, индуцирует синтез антиоксидантных ферментов у самых различных организмов. У дрожжей возрастает транскрипция генов СТТ1 (каталаза) (Wieser et al., 1991), GSH1 and GSH2 (у-глутамицистин синтаза и глутатион синтаза) (Sugiyama et al., 2000а). У животных (Loven et al., 1985), дрожжей S. pombe (Jeong et al., 2001), E. coli (Privalle, Fridovich, 1987) и Halobacterium halobium (Begonia, Salin, 1991) тепловой стресс активирует супероксид дисмутазу. Соответственно, антиоксидантные ферменты, так же как и классические БТШ, играют важную роль в развитии ИТ у арабидопсиса (Larkindale et al., 2005) и у дрожжей (Sugiyama et al., 2000а, b). С этой точки зрения не удивительно, что соединения, имеющие антиоксидантные свойства, например, О-фенантролин (Barnes et al., 1990), способны защищать дрожжевые клетки от гибели при тепловом шоке, не влияя на уровень БТШ.

Кроме того, на уровень термотолерантности растительной клетки большое влияние оказывает степень насыщенности жирных кислот (Sung et al., 2003) и содержание глицинбетаина (Alia et al., 1998). Так же сахара, такие как сахароза, мальтоза и другие накапливаются во время теплового стресса, и могут служить как гасителями АФК, так и осмопротекторами, так как тепловой стресс обычно сопровождается водным дефицитом (Rizhsky et al., 2004).

Обнаружение того, что мягкий тепловой стресс вызывает развитие индуцированной термотолерантности и одновременно индуцирует синтез БТШ (Nover et al., 1984; Howarth, 1991; Piper, 1993; Kregel, 2002) заставило искать причинно-следственные связи между этими двумя явлениями.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Степанов, Алексей Владимирович

6. ВЫВОДЫ

1. Мягкий тепловой стресс (при 37°С у A. thaliana и при 39°С у S. cerevisiae) приводит к развитию индуцированной термотолерантности. Жесткий тепловой стресс (при 50°С у A. thaliana и при 45°С у S. cerevisiae) индуцирует развитие программированной клеточной гибели.

2. Мягкий тепловой стресс сопровождается индукцией синтеза белков теплового шока, играющих важную роль в развитии индуцированной термотолерантности: HsplOl, Hsp70 и Hspl7,6 A. thaliana и Hspl04 S. cerevisiae. При жестком тепловом стрессе синтеза этих белков не происходит. Синтез Hspl01/Hspl04, Hsp70 и Hspl7,6 и развитие программированной клеточной гибели - взаимоисключающие явления в растительной и дрожжевой клетках.

3. Индукция синтеза белков теплового шока Hspl01/Hspl04, Hsp70 и Hspl7,6 мягким тепловым стрессом предотвращает развитие программированной клеточной гибели у растений и дрожжей при последующем жёстком тепловом стрессе.

4. Развитие защитной программы и программы клеточной гибели при тепловых воздействия у суспензионной культуры A. thaliana и дрожжей S. cerevisiae имеют общие черты - повышение потенциала на внутренней митохондриальной мембране и усиление продукции АФК.

5. Развитие программированной клеточной гибели у A. thaliana сопровождается повышением уровня Hsp60 и перемещением его из митохондрий в цитозоль. Подобное перемещение Hsp60 происходит при развитии программированной клеточной гибели у дрожжей S. cerevisiae.

6. Синтезированные во время мягкого теплового стресса цитоплазматические белки HsplOl A. thaliana и Hspl04 S. cerevisiae обнаруживаются в митохондриальной фракции, что указывает на их возможную ассоциацию с митохондриями.

7. Полученные результаты позволяют предполагать, что Hspl01/Hspl04, Hsp70 и Hspl7,6 могут способствовать развитию индуцированной термотолерантности, подавляя развитие вызванной тепловым шоком программированной клеточной гибели у растений и дрожжей, a Hsp60, в зависимости от обстоятельств, вероятно, может играть неоднозначную роль в этих процессах.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Степанов, Алексей Владимирович, Иркутск

1. Александров, В.Я. Реактивность клеток и белки / В .Я. Александров. Л.: Наука, 1985. - 318 с.

2. 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.

3. Войников, В.К. Роль стрессовых белков в клетках при гипертермии / В.К. Войников, Г.Б. Боровский // Успехи современной биологии. 1994. - Т.114. - С.85-95.

4. Гостищев, В.К. Общая хирургия / В.К. Гостищев. М.: ГЭОТАР МЕД, 2002. - 608 с.

5. Гордеева, А.В. Апоптоз одноклеточных организмов: механизмы и эволюция / А.В. Гордеева, Ю.А. Лабас, Р.А. Звягильская // Биохимия. — 2004. Т.69, вып.10. - С.1301-1313.

6. Евстигнеева, З.Г. Структура и функции шаперонов и шаперонинов (обзор) / З.Г. Евстигнеева, Н.А. Соловьева, Л.И. Сидельникова // Прикладная биохимия и микробиология. 2001. - Т.37. - С.5-18.

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

8. Звягильская, Р.А. Биохимические методы / Р.А. Звягильская, К.Ф. Шольц. М.: Наука, 1980. - С.13-18.

9. Коротаева, Н.Е. Митохондриальные низкомолекулярные белки теплового шока и устойчивость митохондрий злаков к гипертермии / Н.Е.

10. Коротаева, А.И. Антипина, О.И. Грабельных и др. // Физиол. растений. -2001. Т.48, №6. - С.917-922.

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

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

13. Медведев, С.С. Физиология растений: Учебник / С.С. Медведев -СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, 2004. 336 с.

14. Пятыгин, С.С. Стресс у растений: физиологический подход / С.С. Пятыгин // Журн. общ. биологии. -2008. Т.69, №4. - С.294-298.

15. Рихванов, Е.Г. Индукция синтеза Hspl04 Saccharomyces cerevisiae при тепловом шоке находится под контролем митохондрий // Е.Г. Рихванов, Н.Н. Варакина, Т.М. Русалева и др. // Генетика. 2004. - Т.40, №4. -С.341-347.

16. Рихванов, Е.Г. Функции Hspl04p в развитии индуцированной термотолерантности и прионном наследовании у дрожжей Saccharomyces cerevisiae / Е.Г. Рихванов, В.К. Войников // Успехи современной биологии. -2005. Т. 125, №1. - С. 115-128.

17. Самуилов, В.Д. Программируемая клеточная смерть // В.Д. Самуилов, А.В. Олескин, Е.М. Лагунова // Биохимия. 2000. - Т.65, вып.8. -С.1029-1046.

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

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

20. Селье, Г. Стресс без дистресса / Г. Селье М.: Прогресс, 1979.23 с.

21. 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.

22. Тарчевский, И.А. Метаболизм растений при стрессе (избранные труды) / И.А. Тарчевский Казань: Фэн, 2001. - 448 с.

23. Трушанов, А. А. Изготовление в лабораторных условияхзакрытого полярографического электрода Кларка // Руководство по изучениюбиологического окисления полярографическим методом / А.А. Трушанов / отв. ред. Г.М. Франк. М.: Наука, 1973. - 221 с.

24. Урманцев, Ю.А. Проблема специфичности и неспецифичности ответной реакции растений на повреждающее воздействие / Ю.А. Урманцев, Н.Л. Гудсков // Журн. общ. биологии. 1986. - Т.46, №3. - С.337-349.

25. Ярилин, А.А. Апоптоз и его роль в целостном организме / А.А. Ярилин // Глаукома. 2003. - №2. - С.46-54.

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

27. Abbas-Terkij Т. Hspl04 interacts with Hsp90 cochaperones in respiring yeast / T. Abbas-Terki, O. Donze, P.A. Briand et al. // Mol. Cell Biol. -2001. V.21, №22. - P.7569-7575.

28. Adrain, C. The mitochondrial apoptosome: a killer unleashed by the cytochrome seas / C. Adrain, S.J. Martin // Trends Biochem. Sci. 2001. - V.26. — P.390-397.

29. Adrain, C. Cell biology. Double knockout blow for caspases / C. Adrain, S.J. Martin // Science. 2006. - V.311, №5762. - P.785-786.

30. Alia. Enhancement of the tolerance of Arabidopsis to high temperatures by genetic engineering of the synthesis of glycinebetaine / Alia, H. Hayashi, A. Sakamoto et al. // Plant J. 1998. - V.16, №2. - P.155-161.

31. Allen, K.D. Hsp70 chaperones as modulators of prion life cycle: novel effects of Ssa and Ssb on the Saccharomyces cerevisiae prion PSf. / K.D. Allen, R.D. Wegrzyn, T.A. Chernova et al. // Genetics. 2005. - V.169. - P. 1227-1242.

32. Amirsadeghi, S. The role of the mitochondrion in plant responses to biotic stress / S. Amirsadeghi, C.A. Robson, G.C. Vanlerberghe // Physiol. Plantarum. 2007. - V. 129, - P.253-266.

33. Arya, R. Heat shock genes integrating cell survival and death / R. Arya, M. Mallik, S.C. Lakohotia // J. Biosci. - 2007. - V.32, №3. - P.595-610.

34. 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, №1-2. - P. 151-154.

35. Balk, J. The intermembrane space of plant mitochondria contains a DNase activity that may be involved in programmed cell death / J. Balk, S.K. Chew, C.J. Leaver et al. // Plant J. 2003. - V.34, №5. - P.573-583.

36. Balk, J. The PET1-CMS mitochondrial mutation in sunflower is associated with premature programmed cell death and cytochrome с release / J. Balk, С J. Leaver//Plant Cell. 2001. - V. 13, №8. - P. 1803-1818.

37. Balogh, G. The hyperfluidization of mammalian cell membranes acts as a signal to initiate the heat shock protein response / G. Balogh, I. Horvath, E. Nagy et al. // FEBS J. 2005. - V.272, №23. - P.6077-6086.

38. Balzan, R. Aspirin commits yeast cells to apoptosis depending on carbon source / R. Balzan, K. Sapienza, D.R. Galea et al. // Microbiology. 2004. -V.150, Pt.l. - P.109-115.

39. Behal, R.H. NAD+dependent isocitrate dehydrogenase from Arabidopsis thaliana. Characterization of two closely related subunits / R.H. Behal, D.J. Oliver I/ Plant Mol. Biol. 1998. - V.36. - P.691-698.

40. Basha, E.M. Triticum aestivum cDNA homologous to nuclear-encoded mitochondrion—localized small heat shock proteins / E.M. Basha, E.R. Waters, E. Vierling//Plant Sci. 1999. - V. 141. - P.93-103.

41. Begonia, G.B. Elevation of superoxide dismutase in Halobacterium halobium by heat shock / G.B. Begonia, M.L. Salin // J. Bacteriol. 1991. - V. 173, №17. - P.5582-5584.

42. Benov, L. Superoxide dismutase protects against aerobic heat shock in Escherichia coli / L. Benov, I. Fridovich // J. Bacteriol. 1995. - V.177, №11. -P.3344-3346.

43. Blackstone, N. W. The evolution of a mechanism of cell suicide / N. W. Blackstone, D.R. Green // Bioessays. 1999. - V.21. - P.84-88.

44. Blokhina, O. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review / O. Blokhina, E. Virolainen, K.V. Fagerstedt // Ann. Bot. 2003. - V.91. — P.179-194.

45. Borkovich, K.A. Hsp82 is an essential protein that is required in higher concentrations for growth of cells at higher temperatures / K.A. Borkovich, F.W. Farrelly, D.B. Finkelstein et al. // Mol. Cell Biol. 1989. - V.9, №9. - P.3919-3930.

46. Bosl, В. Substrate binding to the molecular chaperone Hspl04 and its regulation by nucleotides / B. Bosl, V. Grimminger, S. Walter // J. Biol. Chem.2005. V.280. - P.38170-38176.

47. Bosl, B. The molecular chaperone Hspl04-A molecular machine for protein disaggregation / B. Bosl, V. Grimminger, S. Walter // J. Struct. Biol.2006. V.156, №1. - P.139-148.

48. Bras, M. Programmed cell death via mitochondria: different modes of dying / M. Bras, B. Queenan, S.A. Susin // Biochemistry (Moscow). 2005. -V.70.-P.231-239.

49. Bruey, J.M. Differential regulation of Hsp27 oligomerization in tumor cells grown in vitro and in vivo / J.M. Bruey, C. Paul, A. Fromentin et al. // Oncogene. 2000b. - V.19. - P.4855-4863.

50. Bruey, J.M. Hsp27 negatively regulates cell death by interacting with cytochrome с / J.M. Bruey, C. Ducasse, P. Bonniaud et al. // Nat. Cell Biol. -2000a. V.2. - P.645-652.

51. Bukau, B. The Hsp70 and Hsp60 chaperone machines / B. Bukau, A.L. Horwich // Cell. 1998. - V.92. - P.351-366.

52. Buzzard, K.A. Heat shock protein 72 modulates pathways of stress-induced apoptosis / K.A. Buzzard, A.J. Giaccia, M. Killender et al. // J. Biol. Chem. 1998. - V.273. - P.17147-17153.

53. Cashikar, A.G. A chaperone pathway in protein disaggregation: Hsp26 alters the nature of protein aggregates to facilitate reactivation by Hspl04 / A.G. Cashikar, M.L. Duennwald, S.L. Lindquist // J. Biol. Chem. 2005. - V.280. -P.23869-23875.

54. Cashikar, A.G. Defining a pathway of communication from the C-terminal peptide binding domain to the N-terminal ATPase domain in a AAAprotein / A.G. Cashikar, E.C. Schirmer, D.A. Hattendorf et al. // Mol. Cell. 2002.- V.9,№4. -P.751-760.

55. Catlett, N.L. Divide and multiply: organelle partitioning in yeast / N.L. Catlett, L.S. Weisman // Cum Opin. Cell Biol. 2000. - V.12. - P.509-516.

56. Charng, Y.Y. Arabidopsis Hsa32, a novel heat shock protein, is essential for acquired thermotolerance during long recovery after acclimation / Y.Y. Charng, H.C. Liu, N.Y. Liu et al. // Plant Physiol. 2006. - V.140, №4. -P.1297-1305.

57. Chauhan, D. Hsp27 inhibits release of mitochondrial protein Smac in multiple myeloma cells and confers dexamethasone resistance / D. Chauhan, G. Li, T. Hideshima et al. // Blood. 2003. - V.102. - P.3379-3386.

58. Chen, S.R. Bcl-2 family members inhibit oxidative stress-induced programmed cell death in Saccharomyces cerevisiae / S.R. Chen, D.D. Dunigan, M.B. Dickman / Free Radic. Biol. Med. 2003. - V.34, №10. -P. 1315-1325.

59. Chernoff, Y.O. Role of the chaperone protein Hspl04 in propagation of the yeast prion-like factor psi+. / Y.O. Chernoff, S.L. Lindquist, B. Ono et al. // Science. 1995. - V.268. - P.880-884.

60. Chou, M. Termotolerance of isolated mitochondria associated with heat shock proteins / M. Chou, Y.-M. Chen, C.-Y. Lin // Plant Physiol. 1989. -V.89. - P.617-621.

61. Craig, E.A. Mutations of the heat inducible 70 kilodalton genes of yeast confer temperature sensitive growth / E.A. Craig, K. Jacobsen // Cell. 1984.- V.38.-P.841-849.

62. Creagh, E.M. Heat shock protein 70 inhibits caspase-dependent and -independent apoptosis in Jurkat T cells / E.M. Creagh, R.J. Carmody, T.G. Cotter // Exp. Cell Res. 2000. - V.257. - P.58-66.

63. Daugas, E. Mitochondrio-nuclear translocation of AIF in apoptosis and necrosis / E. Daugas, S.A. Susin, N. Zamzami et al. // FASEB J. 2000. -V.14. - P.729-739.

64. Davidson, J.F. Oxidative stress is involved in heat-induced cell death in Saccharomyces cerevisiae / J.F. Davidson, B. Whyte, P.H. Bissinger et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. - V.93, №10. - P.5116-5121.

65. De Virgilio, C. Acquisition of thermotolerance in Saccharomyces cerevisiae without heat shock protein hspl04 and in the absence of protein synthesis / C. De Virgilio, P. Piper, T. Boiler et al. // FEBS Lett. 1991. - V.288. -P.86-90.

66. Del Carratore, R. Cell cycle and morphological alterations as indicative of apoptosis promoted by UV irradiation in S. cerevisiae / R. Del Carratore, C. Delia Croce, M. Simili et al. II Mutat. Res. 2002. - V.513, №1-2. -P.183-191.

67. Diamant, S. Size-dependent disaggregation of stable protein aggregates by the DnaK chaperone machinery I S. Diamant, A.P. Ben-Zvi, B. Bukau et al. // J. Biol. Chem. 2000. - V.275. - P.21107-21113.

68. Diamond, M. The mitochondrion and plant programmed cell death / M. Diamond, P.F. McCabe // In: Plant mitochondria (Ed. D.C. Logan). Annual Plant Reviews. - 2007. - V.31. - P.308-334.

69. Didelot, C. Heat shock proteins: endogenous modulators of apoptotic cell death / C. Didelot, E. Schmitt, M. Brunet et al. // HEP. 2006. - V.172. -P.171-198.

70. Downs, C.A. The mitochondrial small heat-shock proteins protects NADH:ubichinone oxidoreductase of the electron transport chain during heat stress in plants I C.A. Downs, S.A. Heckathorn II FEBS Lett. 1998. - V.430. - P.246-250.

71. Doyle, S.M. Asymmetric deceleration of ClpB or Hspl04 ATPase activity unleashes protein-remodeling activity / S.M. Doyle, J. Shorter, M. Zolkiewski et al. //Nat. Struct. Mol. Biol. 2007. - V.14, №2. - P.l 14-122.

72. Du, С. Smac, a mitochondrial protein that promotes cytochrome c-dependent caspase activation by eliminating IAP inhibition / C. Du, M. Fang, Y. Li et al. // Cell. 2000. - V.102. - P.33-42.

73. Ehrnsperger, M. Binding of non-native protein to Hsp25 during heat shock creates a reservoir of folding intermediates for reactivation / M. Ehrnsperger, S. Graber, M. Gaestel et al. // EMBO J. 1997. - V.16. - P.221-229.

74. Ellis, R.J. Molecular chaperones / R.J. Ellis, S. van der Vies //Annu. Rev. Biochem. 1991. - V.60. - P.321-347.

75. Erzberger, J.P. Evolutionary relationships and structural mechanisms of AAA+ proteins / J.P. Erzberger, J.M. Berger // Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2006. - V.35. - P.93-114.

76. Fadok, V.A. Exposure of phosphatidylserine on the surface of apoptotic lymphocytes triggers specific recognition and removal by macrophages / V.A. Fadok, D.R. Voelker, P.A. Campbell et al. // J. Immunol. 1992. - V.148, №7. - P.2207-2216.

77. Fahrenkrog, B. The S. cerevisiae HtrA-like protein Nmalllp is a nuclear serine protease that mediates yeast apoptosis / B. Fahrenkrog, U. Sauder, U. Aebi // J. Cell Sci. 2004. - V.l 17. - P.l 15-126.

78. Faried, A. Expression of heat-shock protein Hsp60 correlated with the apoptotic index and patient prognosis in human oesophageal squamous cell carcinoma / A. Faried, M. Sohda, M. Nakajima et al. // Eur. J. Cancer. 2004. -V.40. - P.2804-2811.

79. Ferreira, P.C. The elimination of the yeast PSI+. prion by guanidine hydrochloride is the result of Hspl04 inactivation / P.C. Ferreira, F. Ness, S.R. Edwards et al. // Mol. Microbiol. 2001. - V.40, №6. - P.1357-1369.

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

81. Frydman, J. Folding of newly translated proteins in vivo: the role of molecular chaperones / J. Frydman // Annu. Rev. Biochem. -2001. V.70. - P.603-647.

82. Fujita, K. Hsp 104 responds to heat and oxidative stress with different intracellular localization in Saccharomyces cerevisiae / K. Fujita, R. Kawai, H. Iwahashi et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998. - V.248, №3. - P.542-547.

83. Gao, C. Implication of reactive oxygen species and mitochondrial dysfunction in the early stages of plant programmed cell death induced by ultraviolet-C overexposure / C. Gao, D. Xing, L. Li et al. // Planta. 2008. -V.227. — P.755-767.

84. Gao, T. The turn motif is a phosphorylation switch that regulates the binding of Hsp70 to protein kinase С / T. Gao, A.C. Newton // J. Biol. Chem. -2002. V.277. - P.31585-31592.

85. Garrido, C. Hsp27 inhibits cytochrome c-dependent activation of procaspase-9 / C. Garrido, J.M. Bruey, A. Fromentin et al. // FASEB J. 1999. -V.13. - P.2061-2070.

86. Gechev, T.S. Reactive oxygen species as signals that modulate plant stress responses and programmed cell death / T.S. Gechev, F. Van Breusegem, J.M. Stone, I. Denev, C. Laloi // Bioessays. 2006. - V.28, №11. - P. 1091-1101.

87. Gestel, K.V. Plant mitochondria move on F-actin, but their positioning in the cortical cytoplasm depends on both F-actin and microtubules / K.V. Gestel, R.H. Kohler, J.P. Verbelen // J. Exp. Bot. 2002. - V.53. - P.659-667.

88. Glover, J.R. Hsp 104, Hsp70 and Hsp40: a novel chaperone system that rescues previously aggregated proteins / J.R. Glover, S. Lindquist // Cell. -1998. -V.94. -P.73-82.

89. Granot, D. Sugar-induced apoptosis in yeast cells / D. Granot, A. Levine, E. Dor-Hefetz // FEMS Yeast Res. 2003. - V.4, №1. - P.7-13.

90. Gross, C. De novo protein synthesis is essential for thermotolerance acquisition in a Saccharomyces cerevisiae trehalose synthase mutant / C. Gross, K. Watson // Biochem. Mol. Biol. Int. 1998. - V.45, №4. - P.663-671.

91. Guay, J. Regulation of actin filament dynamics by p38 map kinase-mediated phosphorylation of heat shock protein 27 / J. Guay, H. Lambert, G. Gingras-Breton et al. // J. Cell. Sci. 1997. - V.l 10. - P.357-368.

92. Guo, F. Mechanistic role of heat shock protein 70 in Bcr-Abl mediated resistance to apoptosis in human acute leukemia cells / F. Guo, C. Sigua, P. Bali et al. //Blood. 2004. - V.105. - P.1246-1255.

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

94. Hanson, P.I. AAA+ proteins: have engine, will work / P.I. Hanson, S.W. Whiteheart //Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005. - V.6, №7. - P.519-529.

95. Haslbeck, M. Disassembling protein aggregates in the yeast cytosol: The cooperation of Hsp26 with Ssal and Hspl04 / M. Haslbeck, A. Miess, T. Stromer et al. // J. Biol. Chem. 2005. - V.280. - P.23861-23868.

96. Hattendorf, D.A. Analysis of the AAA sensor-2 motif in the C-tenninal ATPase domain of Hsp 104 with a site-specific fluorescent probe ofnucleotide binding / D.A. Hattendorf, S.L. Lindquist // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. - V.99, №5. - P.2732.

97. Hegde, R. Identification of Omi/HtrA2 as a mitochondrial apoptotic serine protease that disrupts inhibitor of apoptosis protein-caspase interaction / R. Hegde, S.M. Srinivasula, Z. Zhang et al. // J. Biol. Chem. 2002. - V.277, №1. -P.432-43 8.

98. Hohfeld, J. From the cradle to the grave: molecular chaperones that may choose between folding and degradation / J. Hohfeld, D.M. Cyr, C. Patterson // EMBO Rep. 2001. - V.2. - P.885-890.

99. Hong, S.W. Arabidopsis hot mutants define multiple functions required for acclimation to high temperatures / S.W. Hong, U. Lee, E. Vierling // Plant Physiol. 2003. - V.132, №2. - P.757-767.

100. Hong, S.W. HsplOl is necessary for heat tolerance but dispensable for development and germination in the absence of stress / S.W. Hong, E. Vierling // Plant J. 2001. - V.27, №1. - P.25-35.

101. Hong, S.W. Mutants of Arabidopsis thaliana defective in the acquisition of tolerance to high temperature stress / S.W. Hong, E. Vierling // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. - V.97, №8. - P.4392-4397.

102. Howarth, C.J. Molecular responses of plants to an increased incidence of heat shock/ C.J. Howarth // Plant Cell Environment. 1991. -V.14. - P.831-841.

103. Hu, Y. Role of cytochrome с and dATP/ATP hydrolysis in Apaf-1 mediated caspase-9 activation and apoptosis / Y. Hu, M.A. Benedict, L. Ding et al. //EMBO J. 1999.-V. 18. - P.3586-3595.

104. Huh, G.H. Salt causes ion disequilibrium-induced programmed cell death in yeast and plants / G.H. Huh, B. Damsz, Т.К. Matsumoto et al. // Plant J. -2002. V.29, №5. - P.649-659.

105. Imai, Y. CHIP is associated with Parkin, a gene responsible for familial Parkinson's disease, and enhances its ubiquitin ligase activity / Y. Imai, M. Soda, S. Hatakeyama et al. // Mol. Cell. 2002. - V.10. - P.55-67.

106. Jaattela, M. Hsp70 exerts its anti-apoptotic function downstream of caspase-3-like proteases / M. Jaattela, D. Wissing, K. Kokholm et al. // EMBO J. -1998. V.17. - P.6124-6134.

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

108. Jeong, J.H. Characterization of the manganese-containing superoxide dismutase and its gene regulation in stress response of Schizosaccharomyces pombe / J.H. Jeong, E.S. Kwon, J.H. Roe // Biochem. Biophys. Res. Commun. -2001. V.283, №4. - P.908-914.

109. Jolly, C. Role of the heat shock response and molecular chaperones in oncogenesis and cell death / C. Jolly, R.I. Morimoto // J. Natl. Cancer Inst. 2000. - V.92. - P.1564-1572.

110. 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.

111. Jones, A. Programmed cell death in development and defense / A. Jones // Plant Physiol. 2001. - V.125. - P.94-97.

112. Joshi, C.P. Expression of a unique plastid-localized heat-shock protein is genetically linked to acquired thermotolerance in wheat / C.P. Joshi, N.Y. Klueva, K.J. Morrow et al. // Theor. Appl. Geneti. 1997. - V.5. - P.834-841.

113. Joza, N. Essential role of the mitochondrial apoptosis-inducing factor in programmed cell death / N. Joza, S.A. Susin, E. Daugas et al. // Nature. 2001. -V.410. - P.549-554.

114. Jung, G. Amino acid residue 184 of yeast Hspl04 chaperone is critical for prion-curing by guanidine, prion propagation, and thermotolerance / G. Jung, G. Jones, D.C. Masison // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. - V.99. - P.9936-9941.

115. Jung, G. Guanidine hydrochloride inhibits Hspl04 activity in vivo: a possible explanation for its effect in curing yeast prions / G. Jung, D.C. Masison // Curr. Microbiol. 2001. - V.43, №1. - P.7-10.

116. Kawai, R. Direct evidence for the intracellular localization of Hspl04 in Saccharomyces cerevisiae by immunoelectron microscopy / R. Kawai, K. Fujita, H. Iwahashi et al. // Cell Stress Chaperones. 1999. - V.4, №1. - P.46-53.

117. Kerr, J.F. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics / J.F. Kerr, A.H. Wyllie, A.R. Currie // Br. J. Cancer. 1972. - V.26, №4. - P.239-257.

118. Kitagaki, H. Ethanol-induced death in yeast exhibits features of apoptosis mediated by mitochondrial fission pathway / H. Kitagaki, Y. Araki, K. Funato et al. // FEBS Lett. 2007. - V.581, №16. - P.2935-2942.

119. Kluck, R.M. The release of cytochrome с from mitochondria: a primary site for Bcl-2 regulation of apoptosis / R.M. Kluck, E. Bossy-Wetzel, D.R. Green et al. //Science. 1997. - V.275, №5303. - P.l 132-1156.

120. Kotak, S. Complexity of the heat stress response in plants / S. Kotak, J. Larkindale, U. Lee et al. // Curr. Opin. Plant Biol. 2007. - V.10, №3. - P.310-316.

121. Krause, M. Harpin inactivates mitochondria in Arabidopsis suspension cells / M. Krause, J. Durner // Mol. Plant Microbe Interact. 2004. -V.17, №2. P.131-139.

122. Kregel, K.C. Heat shock proteins: modifying factors in physiological stress responses and acquired thermotolerance / K.C. Kregel // J. Appl. Physiol. -2002. V.92, №5. - P.2177-2186.

123. Kroemer, G. Mitochondrial implication in apoptosis. Towards an endosymbiont hypothesis of apoptosis evolution / G. Kroemer // Cell Death Differ. 1997. — V.4. — P.443-456.

124. Krysko, D.V. Mitochondrial transmembrane potential changes support, the concept of mitochondrial heterogeneity during apoptosis / D.V. Krysko, F. Roels, L. Leybaert et al. // J. Histochem. Cytochem. 2001. - V.49, №10. -P.1277-1284.

125. Kwon, Y. The Arabidopsis ClpB/HsplOO family of proteins: chaperones for stress and chloroplast development / Y. Kwon, S.H. Kim, M.S. Jung et al. // Plant J. 2007. - V.49, №1. - P. 115-127.

126. 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.

127. Larkindale, J. Heat stress phenotypes of Arabidopsis mutants implicate multiple signaling pathways in the acquisition of thermotolerance / J. Larkindale, J.D. Hall, M.R. Knight et al. // Plant Physiol. 2005. - V.138. - P.882-897.

128. Larkindale, J. Protection against heat stress-induced oxidative damage in Arabidopsis involves calcium, abscisic acid, ethylene, and salicylic acid / J. Larkindale, M.R. Knight // Plant Physiol. 2002. - V.128, №2. - P.682-695.

129. Larkindale, J. Core genome responses involved in acclimation to high temperature / J. Larkindale, E. Vierling // Plant Physiol. 2008. - V.146, №2. -P.748-761.

130. Laun, P. Aged mother cells of Saccharomyces cerevisiae show markers of oxidative stress and apoptosis / P. Laun, A. Pichova, F. Madeo et al. // Mol. Microbiol.-2001.-V.39, №5. P.l 166-1173.

131. Lee, G.J. A small heat shock proteins stably binds heat-denatured model substrates and can maintain a substrate in folding-competent state / G.J. Lee, A.M. Roseman, H.R. Saibil et al. // EMBO J. 1997. - V.16. - P.659-671.

132. Lee, G.J. Structure and in vitro molecular chaperone activity of cytosolic small heat shock proteins from pea / G.J. Lee, N. Pokala, E. Vierling // J. Biol. Chem. 1995. - V.270. - P.10432-10438.

133. Lee, J.H. An Hsp70 antisense gene affects the expression of HSP70/HSC70, the regulation of HSF, and the acquisition of thermotolerance in transgenic Arabidopsis thaliana / J.H. Lee, F. Schoffl // Mol. Gen. Genet. 1996. -V.252, №1-2. -P.l 1-19.

134. Lee, S.M. Thermosensitive phenotype of yeast mutant lacking thioredoxin peroxidase / S.M. Lee, J.W. Park // Arch. Biochem. Biophys. 1998. -V.359, №1. - P.99-106.

135. Lee, G.J. A small heat shock protein cooperates with heat shock protein 70 systems to reactivate a heat-denatured protein / G,J. Lee, E. Vierling // Plant Physiol. 2000. - V.l22, №1. - P. 189-98.

136. Lee, U. Genetic analysis reveals domain interactions of Arabidopsis HsplOO/ClpB and cooperation with the small heat shock protein chaperone system / U. Lee, C. Wie, M. Escobar et al. // Plant Cell. 2005. - V.17, №2. - P.559-571.

137. Lee, Y.R. A soybean 101-kD heat shock protein complements a yeast HSP 104 deletion mutant in acquiring thermotolerance / Y.R. Lee, R.T. Nagao, J.L. Key // Plant Cell. 1994. - V.6, №12. - P. 1889-1897.

138. Lewandowska, A. Hsp78 chaperone functions in restoration of mitochondrial network following heat stress / A. Lewandowska, M. Gierszewska, J. Marszalek, K. Liberek // BBA-Mol. Cell Res. -2006. -V.1763. P.141-151.

139. Li, N. Effects of heat stress on yeast heat shock factor-promoter binding in vivo / N. Li, L.M. Zhang, K.Q. Zhang et al. // Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai). 2006. - V.38, №5. - P.356-362.

140. Li, C.Y. Heat shock protein 70 inhibits apoptosis downstream of cytochrome с release and upstream of caspase-3 activation / C.Y. Li, J.S. Lee, Y.G. Ко et al. // J. Biol. Chem. 2000. - V.275. - P.25665-25671.

141. Li, P. Cytochrome с and dATP-dependent formation of Apaf-l/caspase-9 complex initiates an apoptotic protease cascade / P. Li, D. Nijhawan, I. Budihardjo et al. // Cell. 1997. - V.91. - P.479-489.

142. Ligr, M. Mammalian Bax triggers apoptotic changes in yeast / M. Ligr, F. Madeo, E. Frohlich et al. // FEBS Lett. 1998. - V.438, №1-2. - P.61-65.

143. Lin, B.L. Genomic analysis of the Hsp70 superfamily in Arabidopsis thaliana / B.L. Lin, J.S. Wang, H.C. Liu et al. // Cell Stress Chaperones. 2001. -V.6, №3. - P.201-208.

144. Lindquist, S. The heat shock proteins / S. Lindquist, E.A. Craig // Annu. Rev. Genet. 1988. - V.22. - P.631-677.

145. Lindquist, S. The heat shock response / S. Lindquist // Annu. Rev. Biochem. 1986. - V.45. - P.39-72.

146. Locato, V. Production of reactive species and modulation of antioxidant network in response to heat shock: a critical balance for cell fate / Y. Locato, C, Gadaleta, L. De Gara et al. // Plant Cell Environ. 2008. - V.31, №11. — P.1606-1619.

147. Logan, D.C. Plant mitochondrial dynamics / D.C. Logan // Biochim. Biophys. Acta. 2006. - V. 1763. - P.430-441.

148. Loven, D.P. Superoxide dismutase levels in Chinese hamster ovary cells and ovarian carcinoma cells after hyperthermia or exposure to cycloheximide / D.P. Loven, D.B. Leeper, L.W. Oberley // Cancer Res. 1985. - V.45, №7. -P.3029-3033.

149. 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.

150. Ludovico, P. Cytochrome с release and mitochondria involvement in programmed cell death induced by acetic acid in Saccharomyces cerevisiae / P.1.dovico, F. Rodrigues, A. Almeida et al. // Mol. Biol. Cell. 2002. - V.13, №8. -P.2598-2606.

151. Lu, Z. Protein folding activity of Hsp70 is modified differentially by the hsp40 co-chaperones Sisl and Ydjl / Z. Lu, D.M. Cyr // J. Biol. Chem. 1998. - V.273, №43. - P.27824-27830.

152. Lum, R. Evidence for an unfolding/threading mechanism for protein disaggregation by Saccharomyces cerevisiae Hsp 104 / R. Lum, J.M. Tkach, E. Vierling et al. // J. Biol. Chem. 2004. - V.279. - P.29139-29146.

153. Lund, A.A. Heat-stress response of maize mitochondria / A.A. Lund, P.H. Blum, D. Bhattramakki, Т.Е. Elthon // Plant Physiol. 1998. - V.l 16, №3. -P. 1097-110.

154. Ly, J.D. The mitochondrial membrane potential (A\|/m) in apoptosis; an update / J.D. Ly, D.R. Grubb, A. Lawen // Apoptosis. 2008. - V.8. - P.115-128.

155. Madeo, F. A caspase-related protease regulates apoptosis in yeast / F. Madeo, E. Herker, C. Maldener et al. // Mol. Cell. 2002. - V.9, №4. - P.911-917.

156. Madeo, F. A yeast mutant showing diagnostic markers of early and late apoptosis / F. Madeo, E. Frohlich, K.U. Frohlich // J. Cell. Biol. 1997. -V.l39, №3. - P.729^-734.

157. Madeo, F. Apoptosis in yeast / F. Madeo, E. Herker, S. Wissing et al. // Curr. Opin. Microbiol. 2004. - V.7, №6. - P.655-660.

158. Madeo, F. Oxygen stress: a regulator of apoptosis in yeast / F. Madeo, E. Frohlich, M. Ligr et al. // J. Cell Biol. 1999. - V.l45, №4. - P.757-767.

159. Masison, D.C. N-terminal domain of yeast Hsp 104 chaperone is dispensable for thermotolerance and prion propagation but necessary for curingprions by Hspl04 overexpression / D.C. Masison, G.C. Hung // Genetics. 2006. -V.173, №2. -P.611-620.

160. Mayer, M.P. Hsp70 chaperones: cellular functions and molecular mechanism / M.P. Mayer, B. Bukau // Cell Mol. Life Sci. 2005. - V.62. - P.670-684.

161. McCabe, P.F. Soluble signals from cells identified at the cell wall establish a developmental pathway in carrot / P.F. McCabe, T.A. Valentine, L.S. Forsberg et al. // Plant Cell. 1997. - V.9, №12. - P.2225-2241.

162. McCabe, P.F. Programmed cell death in cell cultures / P.F. McCabe, C.J. Leaver// Plant Mol. Biol. 2000. - V.44, №3. - P.359-368.

163. Meriin, A.B. Protein-damaging stresses activate c-Jun N-terminal kinase via inhibition of its dephosphorylation: a novel pathway controlled by Hsp27 / A.B. Meriin, J.A. Yaglom, V.L. Gabai et al. // Mol. Cell Biol. 1999. -V.19. - P.2547-2555.

164. Miernyk, J.A. Protein folding in the plant cell / J.A. Miernyk // Plant. Physiol. 1999. - V.121. - P.695-703.

165. Mogk, A. Refolding of substrates bound to small Hsps relies on a disaggregation reaction mediated most efficiently by ClpB/DnaK / A. Mogk, C. Schlieker, K.L. Friedrich et al. //J. Biol. Chem. 2003. - V.278. - P.31033-31042.

166. Moraitis, C. Reactive oxygen species may influence the heat shock response and stress tolerance in the yeast Saccharomyces cerevisiae / C. Moraitis, B.P. Curran // Yeast. 2004. - V.21, №4. - P.313-323.

167. Morano, К.A. Protein chaperones and the heat shock response in Saccharomyces cerevisiae / K.A. Morano, P.S. Liu, D.J. Thiele // Curr. Opin. Microbiol. 1998. - V.2. - P.l97-203.

168. Moriyama, H. URE3. prion propagation in Saccharomyces cerevisiae: requirement for chaperone Hspl04 and curing by overexpressed chaperone Ydj lp / H. Moriyama, H.K. Edskes, R.B. Wickner // Mol. Cell Biol. -2000. V.23. - P.8916-8922.

169. Mosser, D.D. Role of the human heat shock protein hsp70 in protection against stress-induced apoptosis / D.D. Mosser, A.W. Caron, L. Bourget et al. // Mol. Cell Biol. 1997. - V. 17. - P.5317-5327.

170. Mosser, D.D. Saccharomyces cerevisiae Hspl04 enhanced the chaperone capacity of human cells and inhibits heat stress-induced proapoptotic signaling / D.D. Mosser, S. Ho, J.R. Glover // Biochem. 2004. - V.43. - P.8107-8115.

171. Mosser, D.D. The chaperone function of hsp70 is required for protection against stress-induced apoptosis / D.D. Mosser, A.W. Caron, L. Bourget et al. // Mol. Cell Biol. 2000. - V.20. - P.7146-7159.

172. Murashige, T. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures / T. Murashige, F. Skoog // Physiol. Plantarum. 1962. -V.15. - P.473-479.

173. Nagata, S. Apoptosis by death factor / S. Nagata // Cell. 1997. -V.88. - P.355-365.

174. Nathan, D.F. Mutational analysis of Hsp90 function: interactions with a steroid receptor and a protein kinase / D.F. Nathan, S. Lindquist // Mol. Cell Biol. 1995. - V.15. - P.3917-3925.

175. Newnam, G.P. Antagonistic interactions between yeast chaperones Hspl04 and Hsp70 in prion curing / G.P. Newnam, R.D. Wegrzyn, S.L. Lindquist et al. // Mol. Cell. Biol. 1999. - V.19, №2. - P.1325-1333.

176. Nicotera, P. Regulation of the apoptosis-necrosis switch / P. Nicotera, G. Melino // Oncogene. 2004. - V.23, №16. - P.2757-765.

177. Nieto-Sotelo, J. Characterization of a maize heat-shock protein 101 gene, HSP101, encoding a ClpB/HsplOO protein homologue / J. Nieto-Sotelo, K.B. Kannan, L.M. Martinez et al. // Gene. 1999. - V.230, №2. - P. 187-195.

178. Nollen, E.A. In vivo chaperone activity of heat shock protein 70 and thermotolerance / E.A. Nollen, J.F. Brunsting, H. Roelofsen et al. // Mol. Cell Biol. 1999. - V.19, №3. - P.2069-2079.

179. Nover, L. Formation of cytoplasmic heat shock granules in tomato cell cultures and leaves / L. Nover, K.-D. Scharf, D. Newmann // Mol. Cell. Biol. -1983.-V.3.-P.1648-1655.

180. Nover, L. Heat shock response of eucaryotic cells / L. Nover, D. Hellmund, D. Neuman et al. // Biol. Zentrablatt. Band. 1984. - V.103. - P.357-435.

181. Nylandsted, J. Heat shock protein 70 promotes cell survival by inhibiting lysosomal membrane permeabilization / J. Nylandsted, M. Gyrd-Hansen, A. Danielewicz et al. // J. Exp. Med. 2004. - V.2000. - P.425-435.

182. Obara, K. Direct evidence of active and rapid nuclear degradation triggered by vacuole rupture during programmed cell death in zinnia / K. Obara, H. Kuriyama, H. Fukuda // Plant Physiol. 2001. - V. 125. - P.615-626.

183. Pandey, P. Negative regulation of cytochrome c-mediated oligomerization of Apf-1 and activation of procaspase-9 by heat shock protein 90 / P. Pandey, A. Saleh, A. Nakazawa et al. //EMBO J. 2000. - V.19. - P.4310-4322.

184. Parcellier, A. Hsp27 is a ubiquitin-binding protein involved in I-kappaBalpha proteasomal degradation / A. Parcellier, E. Schmitt, S. Gurbuhani et al. // Mol. Cell Biol. 2003. - V.23. - P.5790-5802.

185. Parsell, D.A. Protein disaggregation mediated by heat-shock protein Hsp 104 / D.A. Parsell, A.S. Kowal, M.A. Singer et al. // Nature. 1994. - V.372, №6505. - P.475-478.

186. Paul, C. Hsp27 as a negative regulator of cytochrome С release / C. Paul, F. Manero, S. Gonin et al. // Mol. Cell Biol. 2002. - V.22. - P.816-834.

187. Perl, A. Mitochondrial hyperpolarization: a checkpoint of T-cell life, death and autoimmunity / A. Perl, P. Gergely, G. Nagy et al. // Trends Immunol." 2004. V.25, №7. - P.360-367.

188. Piper, P.W. Molecular events associated with acquisition of heat tolerance by the yeast Saccharomyces cerevisiae / P.W. Piper // FEMS Microbiol. Rev. 1993.-V.ll,№4.-P.339-355.

189. Pozniakovsky, A.I. Role of mitochondria in the pheromone- and amiodarone-induced programmed death of yeast / A.I. Pozniakovsky, D.A. Knorre, O.V. Markova et al. // J. Cell Biol. 2005. - V.168, №2. - P.257-269.

190. Pratt, W.B. Steroid receptor interactions with heat shock protein and immunophilin chaperones / W.B. Pratt, D.O. Toft // Endocr. Rev. 1997. - V.18. -P.306-360.

191. Privalle, C.T. Induction of superoxide dismutase in Escherichia coli by heat shock / C.T. Privalle, I. Fridovich // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1987. -V.84, №9. - P.2723-2726.

192. Punj, V. Redox proteins in mammalian cell death: an evolutionarily conserved function in mitochondria and prokaryotes / V. Punj, A.M. Chakrabarty // Cell Microbiol. 2003. - V.5, №4. - P.225-231.

193. Queitsch, C. Heat shock protein 101 plays a crucial role in thermotolerance in Arabidopsis / C. Queitsch, S.W. Hong, E. Vierling, S. Lindquist // Plant Cell. 2000. - V.12, №4. - P.479-492.

194. Rane, M.J. Heat shock protein 27 controls apoptosis by regulating Akt activation / M.J. Rane, Y. Pan, S. Singh et al. // J. Biol. Chem. 2003. - V.278. -P.27828-27835.

195. Ravagnan, L. Heat-shock protein 70 antagonizes aapoptosis-inducing factor / L. Ravagnan, S. Gurbuxani, S.A. Susin et al. // Nat. Cell Biol. 2001. -V.3.-P.839-843.

196. Reape, T.J. Programmed cell death in plants: distinguishing between different modes / T.J. Reape, E.M. Molony, P.F. McCabe // J. Exp. Bot. 2008. -V.59, №3. P.435-444.

197. Reape, T.J. Apoptotic-like programmed cell death in plants / T.J. Reape, P.F. McCabe // New Phytol. 2008. - V.180, №1. -P.13-26.

198. Rikhvanov, E.G. Do mitochondria regulate the heat-shock response in Saccharomyces cerevisiae? / E.G. Rikhvanov, N.N. Varakina, T.M. Rusaleva et al. // Curr. Genet. 2005. - V.48, №1. -P.44-59.

199. Rikhvanov, E.G. Nuclear-mitochondrial cross-talk during heat shock in Arabidopsis cell culture / E.G. Rikhvanov, K.Z. Gamburg, N.N. Varakina et al. // Plant J. 2007. - V.52, №4. - P.763-778.

200. Ritossa, F. A new puffing pattern induced by heat shock and DNP in Drosophila/F. Ritossa // Experientia. 1962. - V.18. - P.571-573.

201. Rizhsky, L. When defense pathways collide. The response of Arabidopsis to a combination of drought and heat stress / L. Rizhsky, H. Liang, J. Shuman et al. // Plant Physiol. 2004. - V.134, №4. - P.1683-1696.

202. Sakahira, H. Co-translation folding of caspase-activated DNase with Hsp70, Hsp40, and inhibitor of caspase-activated DNase / H. Sakahira, S. Nagata // J. Biol. Chem. 2002. - V.277. - P.3364-3370.

203. Sakaki, K. Response of genes associated with mitochondrial function to mild heat stress in yeast Saccharomyces cerevisiae / K. Tashiro, S. Kuhara, K. Mihara // J. Biochem. (Tokyo). 2003. - V.134. - P.373-384.

204. Salen, A. Negative regulation of the Apaf-1 apoptosome by Hsp70 /

205. A. Salen, S.M. Srinivasula, L. Balkir et al. // Nat. Cell Biol. 2000. - V.2. - P.476-483.

206. Salvioli, S. Opposite role of changes in mitochondrial membrane potential in different apoptotic processes / S. Salvioli, C. Barbi, J. Dobrucki et al. // FEBS Lett. 2000. - V.469, №2-3. - P. 186-190.

207. Samali, A. Thermotolerance and cell death are distinct cellular responses to stress: dependence on heat shock proteins / A. Samali, C.I. Holmberg, L. Sistonen et al. //FEBS Lett. 1999a. - V.461, №3. -P.306-310.

208. Samali, A. Presence of a pre-apoptotic complex of pro-caspase-3, Hsp60 and HsplO in the mitochondrial fraction of jurkat cells / A. Samali, J. Cai,

209. B. Zhivotovsky et al. // EMBO J. 1999b. - V.l8, №8. - P.2040-2048.

210. Sanchez, Y. Genetic evidence for a functional relationship between Hsp 104 and Hsp70 / Y. Sanchez, D.A. Parsell, J. Taulien et al. // J. Bacteriol. -1993. V.175, №20. - P.6484-6491.

211. Sanchez, Y. Hsp 104 is required for tolerance to many forms of stress / Y. Sanchez, J. Taulien, K.A. Borkovich et al. // EMBO J. 1992. - V.ll, №6. -P.2357-2364.

212. Sanchez, Y. HSP 104 required for induced thermotolerance / Y. Sanchez, S. Lindquist // Science. 1990. - V.248, №4959. - P. 1112-1115.

213. Scaffidi, C. Differential modulation of apoptosis sensitivity in CD95 type I and type II cells / C. Scaffidi, I. Schmitz, J. Zha et al. // J. Biol. Chem. -1999. V.274. - P.22532-22538.

214. Schirmer, E.C. An Arabidopsis heat shock protein complements a thermotolerance defect in yeast / E.C. Schirmer, S. Lindquist, E. Vierling // Plant Cell. 1994. - V.6, №12. - P. 1899-1909.

215. Schirmer, E.C. HSPlOO/Clp proteins: a common mechanism explains diverse functions / E.C. Schirmer, J.R. Glover, M.A. Singer et al. // Trends Biochem. Sci. 1996. - V.8. - P.289-296.

216. Schirmer, E.C. Dominant gain-of-fiinction mutations in Hspl04p reveal crucial roles for the middle region / E.C. Schirmer, O.R. Homann, A.S. Kowal et al. // Mol. Biol. Cell. 2004. - V.15, №5. - P.2061-2072.

217. Schlieker, C. Solubilization of aggregated proteins by ClpB/DnaK relies on the continuous extraction of unfolded polypeptides / C. Schlieker, I. Tews, B. Bukau et al. // FEBS Lett. 2004. - V.578. - P.351-356.

218. Schmitt, M. The molecular chaperone Hsp78 confers compartment-specific thermotolerance to mitochondria / M. Schmitt, W. Neupert, T. Langer // J. Cell Biol. 1996. - V.134, №6. - P.1375-1386.

219. Scott, I. Mitochondrial dynamics: the control of mitochondrial shape, size, number, motility, and cell inheritance / I. Scott, D.C. Logan // In: Plant mitochondria (Ed. D.C. Logan). Annual Plant Reviews. - 2007. - V.31. - P. 1-35.

220. Scott, I. Mitochondrial morphology transition is an early indicator of subsequent cell death in Arabidopsis / I. Scott, D.C. Logan // New Phytol. 2008. - V.177, №1. - P.90-101.

221. Severin, F.F. Natural causes of programmed death of yeast Saccharomyces cerevisiae / F.F. Severin, M.V. Meer, E.A. Smirnova et al. // Biochim. Biophys. Acta. -2008. -V. 1783, №7. P. 1350-1353.

222. Severin, F.F. Pheromone induces programmed cell death in S. cerevisiae / F.F. Severin, A.A. Hyman // Curr. Biol. 2002. - V.12, №7. - P.R233-235.

223. Shan, Y.X. HsplO and Hsp60 modulate Bcl-2 family and mitochondria apoptosis signaling induced by doxorubicin in cardiac muscle cells / Y.X. Shan, T.J. Liu, H.F. Su et al. // J. Mol. Cell Cardiol. 2003. - V.35, №9. -P.l 135-1143.

224. Sigler, P.B. Structure and function of GroEL-mediated protein folding / P.B. Sigler, Zh. Xu, H.S. Rye et al. // Annu. Rev. Biochem. 1998. - V.67. -P.581-620.

225. Skulachev, V.P. Bioenergetic aspects of apoptosis, necrosis and mitoptosis / V.P. Skulachev // Apoptosis. 2006. - V. 11, №4. - P.473-485.

226. Skulachev, V.P. Mitochondrial physiology and pathology; concepts of programmed death of organelles, cells and organisms / V.P. Skulachev // Mol. Aspects Med. 1999. - V.20, №3. - P. 139-184.

227. Skulachev, V.P. Thread-grain transition of mitochondrial reticulum as a step of mitoptosis and apoptosis / V.P. Skulachev, L.E. Bakeeva, B.V. Chernyak et al. // Mol. Cell Biochem. 2004. - V.256-257, N1-2. - P.341-358.

228. Skulachev, V.P. Uncoupling: new approaches to an old problem of bioenergetics / V.P. Skulachev // Biochim. Biophys. Acta. 1998. - V.1363. -P. 100-124.

229. Slepenkov, S.V. The unfolding story of the Escherichia coli Hsp70 DnaK: is DnaK a holdase or an unfoldase? / S.V. Slepenkov, S.N. Witt // Mol. Microbiol. 2002. - V.45. - P.l 197-1206.

230. Smiley, S.T. Intracellular heterogeneity in mitochondrial membrane potentials revealed by a J-aggregate-forming lipophilic cation JC-1 / S.T. Smiley, M. Reers, C. Mottola-Hartshorn et al. // Proc. Nail. Acad. Sci. USA. 1991. -V.88. -P.3671-3675.

231. Smykal, P. High-molecular-mass complexes formed in vivo contain smHSPs and HSP70 and display chaperone activity / P. Smykal, I. Hardy, P.M. Pechan // Eur. J. Biochem. 2000. - V.267. - P.2195-2207.

232. Stein, J.C. Mannose induces an endonuclease responsible for DNA laddering in plant cells / J.C. Stein, G. Hansen // Plant Physiol. 1999. - V.121, №1. — P.71-80.

233. Stirling, P.S. Getting a grip on non-native proteins / P.S. Stirling, V.F. Lundin, M.R. Leroux // EMBO Rep. 2003. - V.4. - P.565-570.

234. Stone, D.E. Self-regulation of 70-kilodalton heat shock proteins in Saccharomyces cerevisiae / D.E. Stone, E.A. Craig // Mol. Cell Biol. 1990. -V.10. - P.1622-1632.

235. Sugioka, R. Fzol, a protein involved in mitochondrial fusion, inhibits apoptosis / R. Sugioka, S. Shimizu, Y. Tsujimoto // J. Biol. Chem. 2004. - V.279, №50. - P.52726-52734.

236. Sugiyama, K. The Yaplp-dependent induction of glutathione synthesis in heat shock response of Saccharomyces cerevisiae / K. Sugiyama, S. Izawa, Y. Inoue //J. Biol. Chem. 2000a. - V.275, №20. - P. 15535-15540.

237. Sugiyama, K. Role of glutathione in heat-shock-induced cell death of Saccharomyces cerevisiae / K. Sugiyama, A. Kawamura, S. Izawa et al. // Biochem. J. 2000b. - V.352, Pt.l. - P.71-78.

238. Sun, Y.L. Cytochrome с release and caspase activation during menadione-induced apoptosis in plants / Y.L. Sun, Y. Zhao, X. Hong et al. // FEBS Lett. 1999. - V.462, №3. - P.317-321.

239. Sung, D.Y. Comprehensive expression profile analysis of the Arabidopsis Hsp70 gene family / D.Y. Sung, E. Vierling, C.L. Guy // Plant Physiol. 2001b. - V.126, №2. - P.789-800.

240. Sung, D.Y. Physiological and molecular assessment of altered expression of Hsc70-1 in Arabidopsis. Evidence for pleiotropic consequences / D.Y. Sung, C.L. Guy // Plant Physiol. 2003. - V.132, №2. - P.979-987.

241. Sung, D.Y. Plant Hsp70 molecular chaperones: Protein structure, gene family, expression and function / D.Y. Sung, F. Kaplan, C.L. Guy // Physiol. Plantarum. 2001a. - V. 113. - P.443-451.

242. Sung, D.Y. Acquired tolerance to temperature extreams / D.Y. Sung, F. Kaplan, K.L. Lee et al. // Trends Plant Sci. 2003. - V.8, №3. - P.179-187.

243. Swidzinski, J.A. A custom microarray analysis of gene expression during programmed cell death in Arabidopsis thaliana / J.A. Swidzinski, L.J. Sweetlove, C.J. Leaver // Plant J. 2002. - V.30, №4. - P.431-446.

244. Szabo, A. The ATP hydrolysis-dependent reaction cycle of the Escherichia coli Hsp70 system DnaK, DnaJ, and GrpE / A. Szabo, T. Langer, H. Schroder et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. - V.91. - P. 10345-10349.

245. Takayama, S. Expression and location of Hsp70/Hsc-binding anti-apoptotic protein BAG-1 and its variants in normal tissues and tumor cell lines / S. Takayama, S. Krajewski, M. Krajewska et al. // Cancer Res. 1998. - V.58. -P.3116-3131.

246. The handbook. A guide to fluorescent probes and labeling technologies / Tenth edition by R.P. Haugland; USA, 2005. P.712.

247. Thomas, S.G. Self-incompatibility triggers programmed cell death in Papaver pollen / S.G. Thomas, V.E. Franklin-Tong // Nature. 2004. -V.429, №6989. — P.305-309.

248. Trent, J.D. Acquired thermotolerance and heat shock in the extremely thermophilic archaebacterium Sulfolobus sp. strain В12 / J.D. Trent, J. Osipiuk, T. Pinkau // J. Bacteriol. 1990. - УЛ72, №3. - P. 1478-1484.

249. Vierling, E. The roles of heat shock proteins in plants / E. Vierling // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1991. - V.42. - P. 579-620.

250. Vogel, J.L. Heat-shock proteins Hspl04 and Hsp70 reactivate mRNA splicing after heat inactivation / J.L. Vogel, D.A. Parsell, S. Lindquist // Сшт. Biol.- 1995.-V.5.-P.306-317.

251. Voos, W. Molecular chaperones as essential mediators of mitochondrial biogenesis / W. Voos, K. Rottgers // Biochim. Biophys. Acta. -2002. V. 1592.-P.51-62.

252. Wada, M. Plant organelle positioning / M. Wada, N. Suetsugu // Cuit. Opin. Plant Biol. 2004. - V.7. - P.626-631.

253. Wang X. Mechanisms of AIF-mediated apoptotic DNA degradation in Caenorhabditis elegans / X. Wang, C. Yang, J. Chai et al. // Science. 2002. -V.298, №5598. - P. 1587-1592.

254. Waters, E.R. Evolution, structure and function of small heat shock proteins in plants / E.R. Waters, G.J. Lee, E. Vierling // J. Exp. Bot. 1996. - V.47.- P.325-338.

255. Wegele, H. Hsp70 and Hsp90~a relay team for protein folding / H. Wegele, L. Muller, J. Buchner // Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. 2004. -V.151. - P.1-44.

256. Wegrzyn, R.D. Mechanism of prion loss after Hspl04 inactivation in yeast / R.D. Wegrzyn, K. Bapat, G.P. Newnam et al. // Mol. Cell Biol. 2001. -V.21. - P.4656-4669.

257. Weibezahn, J. Novel insights into the mechanism of chaperone-assisted protein disaggregation / J. Weibezahn, C. Schlieker, P. Tessarz et al. // Biol. Chem. 2005. - V.386. - P.739-744.

258. Weibezahn, J. Thermotolerance requires refolding of aggregated proteins by substrate translocation through the central pore of ClpB / J. Weibezahn, P. Tessarz, C. Schlieker et al. // Cell. 2004. - V.l 19. - P.653-665.

259. Weir, I.E. Oxidative stress is generated via the mitochondrial respiratory chain during plant cell apoptosis / I.E. Weir, N-A. Pham, D.W. Hedley // Cytometry. 2003. - Part A, 54A. - P. 109-117.

260. Wells, D.R. HSP101 functions as a specific translational regulatory protein whose activity is regulated by nutrient status / D.R. Wells, R.L. Tanguay, H. Le et al. // Genes Dev. 1998. - V.12, №20. - P.3236-3251.

261. Werner-Washburne, M. Complex interactions among members of an essential subfamily of hsp70 genes in Saccharomyces cerevisiae / M. Werner-Washburne, D.E. Stone, E.A. Craig // Mol. Cell Biol. 1987. - V.7. - P.2568-2577.

262. Wieser, R. Heat shock factor-independent heat control of transcription of the CTT1 gene encoding the cytosolic catalase T of Saccharomyces cerevisiae / R. Wieser, G. Adam, A. Wagner et al. // J. Biol. Chem.- 1991. V.266, - N19. -P. 12406-12411.

263. Wong, H.R. Increased expression of heat shock protein-70 protects A549 cells against hyperoxia / H.R. Wong, I.Y. Menendez, M.A. Ryan et al. // Am. J. Physiol. 1998. - V.275. - P.L836-L841.

264. Xanthoudakis, S. Hsp60 accelerates the maturation of pro-caspase-3 by upstream activator proteases during apoptosis / S. Xanthoudakis, S. Roy, D. Rasper et al. // EMBO J. 1999. - V.l8. - P.2049-2056.

265. Yamaki, M. Cell death with predominant apoptotic features in Saccharomyces cerevisiae mediated by deletion of the histone chaperone ASF 1/CIA 1 / M. Yamaki, T. Umehara, T. Chimura et al. // Genes Cells. 2001. -V.6, №12. - P.1043-1054.

266. Yang, J. Prevention of apoptosis by Bcl-2: release of cytochrome с from mitochondria blocked / J. Yang, X. Liu, K. Bhalla et al. // Science. 1997. -V.275, №5303. - P.l 129-1132.

267. Yang, J.Y. The involvement of chloroplast HSPlOO/ClpB in the acquired thermotolerance in tomato / J.Y. Yang, Y. Sun, A.Q. Sun et al. // Plant Mol. Biol. 2006. - V.62, №3. - P.385-395.

268. Yao, N. The mitochondrion an organelle commonly involved in programmed cell death in Arabidopsis thaliana / N. Yao, B.J. Eisfelder, J. Marvin et al. // Plant J. - 2004. - V.40, №4. - P.596-610.

269. Yoshinaga, К. Mitochondrial behaviour in the early stages of ROS stress leading to cell death in Arabidopsis thaliana / K. Yoshinaga, S.-I. Arimura, Y. Niwa et al. // Ann. Bot. 2005. - V.96. - P.337-342.

270. 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.

271. Yuan, J. The C. elegans cell death gene ced-3 encodes a protein similar to mammalian interleukin-1 beta-converting enzyme / J. Yuan, S. Shaham, S. Ledoux et al. // Cell. 1993. - V.75, №4. -P.641-652.

272. Zamzami, N. The mitochondrion in apoptosis: how Pandora's box opens / N. Zamzami, G. Kroemer // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2001. - V.2, №1. -P.67-71.

273. Zhang, C. Co-immunoprecipitation of HsplOl with cytosolic Hsc70 / C. Zhang, C.L. Guy // Plant Physiol. Biochem. 2005. - V.43, №1. - P. 13-18.

274. Zietkiewicz, S. Successive and synergistic action of the Hsp70 and HsplOO chaperones in protein disaggregation / S. Zietkiewicz, J. Krzewska, K. Liberek // J. Biol. Chem. 2004. - V.279, №43. - P.44376-44383.

275. Zietkiewicz, S. Hsp70 chaperone machine remodels protein aggregates at the initial step of Hsp70-Hspl00-dependent disaggregation / S. Zietkiewicz, A. Lewandowska, P. Stocki et al. // J. Biol. Chem. 2006. - V.281, №11.- P.7022-7029.

276. Zou, H. An APAF-1 cytochrome с multimeric complex is a functional apoptosome that activates procaspase-9 / H. Zou, Y. Li, X. Liu et al. // J. Biol. Chem. 1999. - V.274, №17. - P.l 1549-11556.

Информация о работе

Степанов, Алексей Владимирович
кандидата биологических наук
Иркутск, 2009
ВАК 03.00.12

Диссертация

Роль белков теплового шока в регуляции программированной клеточной гибели у растений и дрожжей - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы