Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительный анализ гибели клеток у цианобактерий и растений

ВАК РФ 03.00.25, Гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный анализ гибели клеток у цианобактерий и растений"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На правах рукописи

Синицын Сергей Владимирович

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГИБЕЛИ КЛЕТОК У ЦИАНОБАКТЕРИЙ И РАСТЕНИЙ

03.00.25 - гистология, цитология, клеточная биология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2007

003057776

Работа выполнена на кафедре физиологии микроорганизмов Биологического факультета Московского государственного университета

им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук

профессор В .Д. Самуилов

Официальные

доктор биологических наук профессор ЮЛ. Балнокин кандидат биологических наук доцент Ю.Г. Полесская

оппоненты:

Ведущая организация: Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН

Защита состоится 20 марта 2007 г. в 15 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д.501.001.52 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Ленинские горы, д. 1, корп. 12, биологический факультет МГУ, ауд. М-1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 12.02.2007

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук

Е.Н. Калистратова

Актуальность работы. Гибель клеток может быть реализована несколькими способами. Для апоптоза характерны уменьшение объема клетки, сморщивание цитоплазматической мембраны, конденсация ядра, наличие . разрывов ДНК и последующий распад ядра на части, фрагментация клетки на мембранные везикулы с внутриклеточным содержимым (апоптозные тельца), фагоцитируемые макрофагами и клетками-соседями (Самуилов, 2000). Аутофагия - саморазрушение клетки с участием ферментов вакуоли или лизосомы, которые поглощают и подвергают гидролизу капельки цитоплазмы (van Doom and Woltering, 2005). Автолиз встречается как у про- (Lewis, 2000), так и у эукариот (Nakashima, 2000). При автолизе эукариотных клеток нарушается проницаемость мембраны лизосомы или тонопласта, гидролитические ферменты оказываются в цитоплазме и приводят к разрушению клетки. У бактерий автолиз является, по-видимому, основным способом программируемой клеточной смерти (ПКС) (Самуилов и др., 2000; Гордеева и др., 2004) и реализуется при участии ряда гидролаз, названных автолизинами (Rice and Bayles, 2003). Биоэнергетические структуры эукариотной клетки играют важную роль при реализации механизмов ПКС. Дыхательная цепь митохондрий является одним из источников активных форм кислорода, вызывающих гибель клеток животных. Митохондрии являются поставщиком ряда апоптогенных факторов (цитохрома с, флавопротеина AIF и др.) при алоптозе у животных. Показано, что в ПКС растений принимают участие хлоропласта (Самуилов и др., 2002, Samuilov et al., 2003). Так, эпидермис листьев гороха содержит два типа клеток. Устьичные клетки, содержащие и хлоропласта, и митохондрии, гибнут по типу апоптоза (Samuilov et al., 2003). Как происходит гибель окружающих их эпидермальных клеток, содержащих только митохондрии, но не хлоропласгы? Обнаруживают ли признаки ПКС клетки цианобактерий, которые по теории эндосимбиоза дали начало хлоропластам эукариот?

Цель и задачи работы. Цель работы - провести сравнительное изучение гибели клеток у цианобактерий и растений.

Задачи:

1. Разработать экспериментальную модель изучения программируемой клеточной гибели на цианобактерии Anabaena variabilis АТСС 29413 в условиях солевой и окислительной обработки.

2. Изучить состояние фотосинтетического и наследственного аппаратов при гибели клеток цианобактерии A. variabilis, вызванной солевым и окислительным воздействием.

3. Исследовать влияние Н2О2 на СН~-индуцированную гибель устьичных и эпидермальных клеток из листьев гороха.

4. Изучить действие акцепторов электронов в реакции Хилла на CN~-индуцированную гибель эпидермальных клеток из листьев гороха и клетки A. variabilis.

5. Изучить влияние ингибиторов переноса электронов в фотосинтегической электронтранспортной цепи хлоропласгов на CN~-индуцированную программируемую смерть эпидермальных клеток из листьев гороха.

6. Испытать действие хинакрина, ингибитора NADPH-оксидазы плазматической мембраны, на GST-индуцированную программируемую смерть эпидермальных клеток.

Научная новизна работы. Проведено сравнительное изучение клеточной гибели у цианобактерий и растений. Окислительная и солевая обработка A. variabilis вызывала сначала повреждение фотосистемы II (ФС11), а затем приводила к распаду фотосинтетических пигментов, лизису клеток, разрушению нуклеоидов. Потеря активности ФСН и нарушение фотосинтетического транспорта электронов при обработке клеток A. variabilis пероксидом водорода происходила вследствие экстракции Мп из кислородвыделякмцего комплекса ФСИ. Инкубация клеток с Н2О2 и CN"" в течение 2 часов не оказывала влияния на спектры их поглощения. Продление времени инкубации до 20 часов приводило к распаду фикобилинов и хлорофилла а, лизису клеток. Флуоресцентная микроскопия при окрашивании ДНК-специфичным красителем 4',6-диамидино-2-фенилиндолом (DAPI) позволила выявить разрушение нуклеоидов A. variabilis при солевой и окислительной обработке. Методом фазовой когерентной микроскопии показано снижение показателя преломления клеток в этих условиях. В устьичных клетках листьев гороха пероксид водорода усиливал ОГ-индуцированное разрушения ядер в концентрациях 10-100 мкМ, вызывал образование многолопастных структур ядер и их фрагментацию. Ядра эпидермальных клеток листьев гороха, содержащих митохондрии, через 30 мин инкубации с Н2О2 и CN" подвергались деформации, вздутию и фрагментации. Показана CN~ - и (СЬТ+НгС^-индуцированная олигонуклеосомная фрагментация ДНК, выделенной из эпидермиса листьев гороха. СЬГ-Индуцированное разрушение эпидермальных клеток не предотвращалось 3-(3',4'-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевиной (DCMU), ингибитором транспорта электронов между первичным и вторичным пластохинонами, а также динитрофениловым эфиром йодниггротимола (DNP-INT), конкурентным ингибитором окисления пластохинола на участке о 6</-цитохромного

комплекса хлоропласте®. Хинакрин как ингибитор NAD(P)H-OKCHfla3bi плазматической мембраны не предотвращал СЬГ-индуцированное разрушение ядер эпвдермальных клеток. NAD(P)H-oiícnzia3a плазматической мембраны, по-видимому, не участвует в CN~-индуцированном разрушении ядер эпвдермальных клеток.

Практическое значение работы. Результаты работы расширяют представления о происхождении механизмов программируемой клеточной гибели, роли фотосинтетических цепей переноса электронов в этих процессах у эу- и прокариот. Они могут быть использованы в курсах лекций и практикумах по клеточной биологии, цитологии, биоэнергетике, микробиологии и физиологии растений. В будущем исследования в области программируемой клеточной гибели цианобактерий могут помочь в решении проблемы цветения водоемов, а изучение ПКС у растений - при создании новых сортов растений, устойчивых к патогенам.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на кафедре физиологии микроорганизмов биологического факультета МГУ (Москва, 2005), III съезде биофизиков России (Воронеж, 2004), VIII молодежной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), на стендовой сессии международной конференции «Российская биоэнергетика: от молекул к клетке» (Москва, 2005), XII международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2005» (Москва, 2005), международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация (Пущино, 2005), международной научной конференции «Физиология микроорганизмов в природных и экспериментальных экосистемах» (Москва, 2006), 14-й Европейской биоэнергетической конференции (Москва, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 135 страницах, иллюстрирована 19 рисунками и 4 таблицами.

В обзоре литературы изложены современные представления о формах клеточной гибели, происхождении механизмов ПКС, их связи с биоэнергетикой клетки, особенностях клеточной гибели у растений и фототрофных микроорганизмов.

Список литературы содержит 227 источников.

Объекты и методы исследования

Объекты исследования.

A. variabilis - цианобакгерия из четвертой подгруппы порядка Nostocales семейства Nostocaceae. Характеризуется многоклеточным неветвящимся трихомом, который имеет прямую, спиральную или изогнутую форму. Клетки в трихоме сферической, цилиндрической и овальной формы с многослойной клеточной стенкой с пептидогликановым слоем. Деление клеток происходит интеркалярно в одной плоскости. Трихомы не имеют чехлов, но часто имеется слизистый покров (Определитель бактерий Берджи, 1997).

Клетки цианобактерии A.variabilis АТСС 29413 выращивали при непрерывном освещении (~1000 лк) в периодических условиях на минеральной среде BG-11 (Rippka et al., 1979). В опытах использовали клетки из 3-5-суточных культур, находящихся в экспоненциальной фазе роста. Клетки осаждали центрифугированием при 2000 g, три раза отмывали 10 мМ Hepes-NaOH-буфврным раствором, рН 8,0, содержащим 25 мМ КС1, и суспендировали в том же буфере. В опытах с обработкой EDTA отмытые клетки инкубировали в буфере, содержащем 5 мМ Na2EDTA, в течение 10 мин и затем трижды отмывали от EDTA буферным раствором.

Другим объектом исследования служили пленки из нижнего эпидермиса листьев 7-15-суточных проростков гороха (Pisum sativum L. сорта Альфа), выращенного в условиях постоянного освещения (~1000 лк) при 20-24°С (Самуилов и др., 2000). Эпидермальные пленки отделяли пинцетом и помещали в дистиллированную воду. Пленки нижнего эпидермиса - монослой из клеток двух типов: усгьичных (УК, содержат хлоропласты и митохондрии) и эпидермальных (ЭК, содержат только митохондрии).

ЭПР-Спектроскопия

ЭПР-спектроскопию клеток цианобактерий проводили на кафедре биофизики биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова совместно с К.Н.Тимофеевым. В

работе был использован радиоспектрометр РЭ-1307. Суспензии клеток с содержанием хлорофилла а ] мг/мл в Ш м M Hepes-NaOH-буфере, рН 8,0, с 25 мМ KCI помещали в плоскую кварцевую кювету объемом 100 мкл с длиной оптического пути 0,02 см. Сигнал ЭПР реакционных центров Р700 индуцировали прямоугольными импульсами света длительностью 0,2 с непосредственно в резонаторе прибора лампой накаливания мощностью 300 Вт (2000 мкЕ/м^Ь), Условия измерения сигналов ЭПР: мощность СВЧ - 20 мВт, амплитуда модуляции — 0,3 мТ, частота модуляции - 100 кГц, постоянная времени прибора - 10 мкс. ТЬОг, NaCN и другие реагенту добавляли в суспензии клеток непосредственно перед регистрацией сигналов ЭПР. Все ЭПР-измерения проводили не менее, чем в трех повтор!гостях, при комнатной температуре.

Когерентна« ф&зовая микроекпни

Метод когерентной фазовой микроскопии разработан под руководством профессора В,П. Тычинекого в Московском институте радиотехники, электроники и автоматики в лаборатории когерентной оптики, научное сотрудничество с которой позволило провести изучение показателя преломления клеток пиапобактерии Измерения на когерентном фазовом микроскопе «Эйрискан» проводили совместно с А.П. Кретушевым и сотрудниками лаборатории когерентной оптики.

Оптическая схема когерентного фазового микроскопа «Эйриска!i» является

объект

объективы

He-Ne лазер

светоделитель

электронный блок

диссектор

компьютер

Рис, 1. Оптическая схема когерентного фазового микроскопа "Эйрискан" модификацией схемы микроинтерферометра Линника (Тычинский, 2001). В качестве источника когерентного излучения использовали одиомодовый Не-Ые-лазер ЛГ-207А

(632,8 нм), что обеспечило высокую точность фазовых измерений (до 0,3 нм) (рис. 1). Излучение лазера отражается от полупрозрачного слоя светоделителя; часть излучения через объектив попадает на объект и после отражения и вторичного прохождения через светоделитель - на фотокатод диссектора Второй (опорный) луч, отражаясь от зеркала, закреплённого на пъезо-преобразователе, проецируется на фотокатод координатно-чувствительного фотоприемника - диссектора ЛИ-620, где интерферирует с предметным лучом. Управление колебаниями пьезо-преобразователя, а также развёрткой диссектора осуществляется с помощью электронного блока, в котором формируется измерительный интервал и напряжение управления фазой опорной волны, а также производится оцифровка выходного сигнала. Скорость ввода изображения определяли частотой модуляции 1 кГц (или 1 мс на пиксель). Цианобактерии помещали между полированной кремниевой подложкой и покровным стеклом.

Инфильтрация и инкубация эиидермальных пленок из листьев гороха с реагентами

Для быстрой доставки добавленных реагентов в клетки эпидермиса из листьев гороха использовали метод инфильтрации путем вакуумирования. Эпидермальные пленки инкубировали в растворе реагентов при 5-8 мм Н§ в течение 1 мин. Образцы помещали в полистирольные планшеты и инкубировали в дистиллированной воде с добавками реагентов (состав представлен в подписях к рисункам) при комнатой температуре в темноте или под люминесцентной лампой при интенсивности света -1000 лк.

Фиксация объекта, окрашивание и оптическая микроскопия

По завершении инкубации образцы обрабатывали 5 мин фиксатором Батталья (смесь хлороформа, 96%-ного этанола, ледяной уксусной кислоты и 40%-ного формалина в соотношении 5:5:1:1). Вслед за этим образцы отмывали этанолом 10 мин для удаления фиксатора, инкубировали 5 мин в воде и окрашивали красителем ядер, гематоксилином Карацци, в течение 20 мин. Окрашенные эпидермальные пленки отмывали водопроводной водой и исследовали с применением светового микроскопа. Из 300-500 клеток определяли долю клеток с разрушенными ядрами и лишенных ядер (Самуилов и др., 2000).

Флуоресцентная микроскопия

Для флуоресцентной микроскопии пленки эпидермиса фиксировали, как описано выше, и окрашивали 4,6-диамидино-2-фенилиндолом дигидрохлоридом (DAPI, ОД мкМ водный раствор) в течение 15 мин. Клетки цианобактерии A. variabilis окрашивали в 20 мкМ DAPI в течение 1 часа без фиксации. Наблюдения проводили на флуоресцентном микроскопе с конфокальной приставкой Carl Zeiss Axiovert 200М (Германия) при длине волны возбуждающего света 360-380 нм, а также в режиме фазового контраста.

Экстракция и электрофорез ДНК

Эксперименты по исследованию фрагментации ДНК проводили в совместной работе с Н.В. Лобышевой (НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова). ДНК выделяли из нижнего эпидермиса 10-дневных проростков гороха сорта Альфа. Навеска эпидермиса для выделения ДНК составляла 25 -35 мг. После инкубации с реагентами, образцы растирали в ступке с жидким азотом и суспендировали в лизирующем буферном растворе (0,05 М Трис-HCl, pH 7,4, 0,025 М ЭДТА, 1%-ный додецилсульфат натрия) при комнатной температуре. Гомогенаты дважды депротеинизировали встряхиванием с фенолом. Нуклеиновые кислоты из отделенной центрифугированием водной фазы осаждали добавлением 1 объема изопропанола. После растворения осадка в ТЕ-буфере (0,05 М Трис-HCl, pH 7,5, 0,005 М ЭДТА) к смеси добавляли раствор РНКазы A (Sigma, США) в концентрации 100 мкг/мл и смесь инкубировали 20 мин при 37°. После повторной фенольной депротеинизации ДНК осаждали добавлением изопропанола и осадок растворяли в ТЕ-буфере. Электрофорез препаратов ДНК проводили в течение 1,5 ч при 4-5 В/см в 1%-ном агарозном геле в 0,04 М Трис-ацетатном буфере, pH 8,0, содержащем бромистый этидий (0,5 мкг/мл).

Результаты и их обсуждение

Н2О2 подавляет фотосинтетический перенос электронов и вызывает гибель клеток цианобактерии A variabilis

Рисунок 2, а иллюстрирует фотоиндуцированный сигнал ЭПР с g-фактором 2,0026, обусловленный окислением Р700, первичного донора электрона ФС1 в клетках A. variabilis. В ответ на освещение устанавливается стационарный уровень Р700+. В темноте происходит восстановление Р700+, и сигнал ЭПР исчезает с полувременем (tie) 30 мс (табл. 1). Н2О2 увеличивал амплитуду сигнала ЭПР и замедлял его послесветовую

релаксацию (рис. 2, б и табл. 1). CN" снижал амплитуду сигнала Р700+, но не влиял на скорость его темнового затухания (рис. 2, в и табл. 1). Этот результат свидетельствует об ингибирующем действии Н2О2 на восстановление компонентов элекгрондонорной ветви ФС1.

Рис. 2. Действие Н202 и NaCN на фотоиндуцированный сигнал ЭПР реакционных центров Р700 в клетках A.variabilis: а - контроль, без добавок, 6-25 мМ НА. в - 1 мМ NaCN. Вк и Вык -включение и выключение света

Таблица 1. Амплитуда сигнала ЭПР реакционных центров Р700 и время ti/2 их послесветового восстановления в клетках A. variabilis до и после обработки EDTA

Добавки Концентрация, Амплитуда Время t-i/2

мМ сигнала ЭПР, % темновой

релаксации

сигнала ЭПР, мс

До обработки EDTA

Контроль - 100 30

Н202 25 120 130

NaCN 1 70 30

EDTA 10 100 30

Н202 + NaCN 100+1 120 150

Н202 + NaCN + EDTA 100 + 1 +10 110 270

После обработки EDTA

Контроль - 100 50

H202 25 100 125

NaCN 1 70 50

Н202 + NaCN + EDTA 100 + 1 +10 100 400

Увеличение времени послесветовой релаксации сигнала ЭПР реакционных центров ФС1, по-видимому, связано с экстракцией марганца из кислородвыделяющего комплекса (КВК) и ингибированием фотосинтетического транспорта электронов на уровне ФСИ.

Ионы Мп2+ в водных растворах характеризуются шестиполосным спектром ЭПР. Сигнал ЭПР исчезал в присутствии комплексообразователя EDTA и снижался при добавлении CN~: связанный Мп не дает характеристического спектра ЭПР. Несвязанный (или, возможно, непрочно связанный) Мп2+ содержится в отмытых клетках A. variabilis (рис. 3, а) и составлял 20% общего марганца клеток. Добавление НС1 к суспензии клеток приводило к значительному увеличению сигнала ЭПР в результате высвобождения связанного марганца и его

восстановления до Мп2+ (рис.3, а, «). раза отмытые для удаления EDTA Содержание свободного Мп2+ в клетках возрастало до 25% при добавлении Н2О2 в концентрации 40 мМ (рис. 3, б) и даже до 30% общего марганца при добавлении Н2О2 в концентрации 200 мМ и значительно снижалось при обработке клеток EDTA (рис. 3, г). Высвобождение марганца из КВК при воздействии Н2О2 приводило к окислительному повреждению реакционных центров ФСП, так как КВК не мог эффективно восстанавливать Рв8о+ (Самуилов и др., 2004, Hakala et al., 2005).

Таблица 2. Индуцированное НгОг разрушение фикоцианина (ДОбзо-7го нм), хлорофилла a (AD6so-72o Нм) и уменьшение светорассеяния (D72o нм) суспензий клеток A. variabilis. Клетки инкубировали в темноте с Н202 в течение 20 ч

Н2О2, мМ AD630-720 нм AD680-720 нм D720 нм

0 0,18 0,17 0,67

1 0,11 0,12 0,38

10 0,08 0,12 0,29

100 0,03 0,08 0,10

Темновая инкубация клеток с Нг02 и ОТ (добавленного для ингибирования Н2Ог-разлагающих гемовых ферментов - каталазы и пероксидаз) в течение 2 ч не оказывала

Рис. 3. ЭПР-Спектры Мп2* в суспензии клеток A. Variabilis: a - Контроль, б - 40 мМ Н202, в - 100 мМ HCl, г - клетки, преинкубированные с 5 мМ EDTA и 3

влияния на спектры поглощения. Увеличение срока инкубации с ЬЬО; до 20 часов приводило к прогрессирующему с увеличением концентрации Н20; снижению оптической плотное™ фикобилинов и в меньшей степени хлорофилла а, а также к уменьшению светорассеяния клеточных суспензий (табл. 2). Значительному разрушению подвергался фикоцийнив (табл.2), нейтрализующий радикалы НО', Н02', Сь', а также пер о кси нитрит (ем. Bhal and Madyastha, 2001 и литературу, цитированную там).

Таким образом, IbOi вызывал экстракцию марганца из читанных клеток циан о бактерий, подавлял активность KB К и фотосинтетический перенос электронов, приводил к разрушению фотосинтетического аппарата и гибели клеток A. variabilis.

Состояние клеток A. variabilis при солевой обработке н инкубации с HnOi и ме падионом

Ранее показано, что внутриклеточное образование Н20; в присутствии иенадиона (Витамина Кз), также как и добавленный Н?Ог в концентрациях 0,1-10 мМ, ийгибируют

ФйЗово-контрзстная уорвецви [нзя

микроскопия микроскопия

Рис, 4, Разрушение нуклеоидов A. variabilis. Инкубация с 0,5 М NaCI. 100 мкМ менадиона или 10 мМ - 20 ч на свету, а - данные фазово-контрастной и флуоресцентной микроскопии, б - доля клеток с разрушенными нуклеоидами. ДНК в клетках цианобактерии окрашивали 20 мкМ диамидинофенилиндолом (DAPI) (инкубация 1 ч). Масштабный отрезок - 2 мкм.

рост цианобактерий (Самуилов и др., 1999) Добавление 100 uM NaCI вызывает гибель

A. variabilis по механизму апоптоза: в клетках увеличивается активность протеаз,

происходит фрагментация ДНК, цитоплазма вакуолизируется, на терминальной стадии

клетки подвергаются автолизу (Ning el at., 2002),

Клетки A. variabilis инкубировали с 0,5 М NaCl, 10 мМ Н2Ог и 0,1 мМ менадиона. Изучение при помощи световой микроскопии в контроле, без добавок, показало, что A. variabilis образует длинные нити вегетативных клеток. Флуоресцентная микроскопия с окраской при помощи DAPI показала, что ДНК нуклеоидов флуоресцирует в виде гранул преимущественно в центре клеток. Флуоресценция хлорофилла наблюдалась во всех клетках. Трихомы укорачивались при инкубации с 0,5 М NaCl в течение 20 часов. Флуоресценция DAPI-ДНК в клетках снижалась, в некоторых исчезала полностью (рис. 4, а). Обработка менадионом вызывала исчезновение флуоресценции нуклеоидов, связанной с DAPI у части клеток, при добавлении пероксида водорода нуклеоиды разрушались почти во всей популяции A. variabilis (рис. 4, а и б). Флуоресценция хлорофилла при этом сохранялась (рис. 4). Сходные данные в отношении показателя преломления в центре клетки цианобактерии были получены с использованием когерентной фазовой микроскопии клеток A. variabilis, обработанных 0,5 М NaCl, 10 мМ Н2О2 и 0,1 мМ менадиона.

Ингибирующее действие солевой (Allakhverdiev et al., 2002) и окислительной (Nishiyama et al., 2005) обработки связывают с подавлением синтеза белка D1 ФСИ на уровне транскрипции и трансляции. Добавление менадиона вызывает внутриклеточную генерацию Н2О2. Менадион способен образовывать Ог' и Н2О2, восстанавливаясь ФС И, ¿(/-цитохромным комплексом и ФС I хлоропластов и окисляясь кислородом.

Действие Н2О2 на С?Г-индуцированное разрушение ядер устьичных и эпидермальных клеток из эпидермиса листьев гороха

Ранее было показано, что CN" является эффективным индуктором ПКС у растений и вызывает разрушение ядер УК и ЭК (Самуилов и др., 2000). Пероксид водорода усиливал С1<Г-индуцированное разрушение ядер в устьичных клетках листьев гороха в концентрациях 10-100 мкМ. Стимулирующее действие Н2О2 на разрушение ядер ЭК, обработанных 2,5 мМ KCN, было ниже, чем на УК, проявлялось при более высоких концентрациях Н2О2 (100 мкМ и выше) и на некоторых препаратах эпидермиса отсутствовало.

Рис. 5. Данные оптической (а) и флуоресцентной микроскопии (б, е, г, окраска DAPI) ЭК, УК (а, б, г) и ядер ЭК (а) в эпидермисе из листьев гороха: ! - контроль, без добавок, И и III - инкубация с 2,5 мМ KCN и 100 мкМ Н;Ог s течение 0,5 ч (б, II и е, II), 2,5 ч (б, III) и 8 ч {s, II). Одинарные стрелки (б) показывают ядрз ЭК, двойные - ядра УК,

Рис. 5 иллюстрирует данные оптической (о) и флуоресцентной (окраска DAPI) микроскопии (б, в, г) клеток в пленках эпидермиса DAP1 — проникающий а клетки флуоресцирующий краситель, который связывается с обогащенными тимином и адсиином участками s малых бороздках двунитевой ДНК (см. Trotta et al,, 2003 и литературу, цитированную там). Морфология ядер ЭК значительно менялась уже через 30 мин инкубации с CN' и Н203 (рис. 5, б, II и в, II): происходили их вздутие и деформация, разделение на доли, вызванные фрагментацией ДНК Спустя 2,5 ч инкубации с CN" и HjO; ядра ЭК исчезали (рис. 5, а, б, III). Структурные изменения ядер УК происходили

позднее. Образование многолопастных структур в ядрах УК, ич фрагментация наблюдались через 8 ч инкубации с CN~ и 1ЬОз (рис. 5, г, II). CN'-Индуцированнос разрушение ядер УК зависит от активных форм кислорода (ЛФК) (Samuilov ct al., 2003).

Мсжнуклеосомнан фрагментация ДНК при обработке ОТ и ОТ + HjOi

Одним из признаков зпоптоза зукарнот является распад ДНК на фрагменты, кратные размеру нуклеосомы - 180-200 пар оснований (Wyllie, 1980). Образование таких фрагментов хорошо регистрируется методом электрофореза. На рис. 6 представлены эяектрофореграммы аре паратое ДНК, выделенных из нижнего эпидермиса листьев 10-дневных проростков гороха. Обработка пленок эпидермиса 2.5 мМ СМ в течение 15 и 30 мин не вызывала фрагментации ДНК (рис. 6, а). В коизроле (без добавок) ДНК не образовывала расщепленных фрагментов. При обработке 2,5 мМ CN" характерная для апоптоза «лестница» наблюдалась через 3 ч инкубации, при этом значительная часть ДНК находится в высокомолекулярной форме (рис. б), Через 6 ч инкубации эпидермальиых пленок с CN~ меж ну клеосомны й распад ДНК продолжался, уменьшалось количество

Рис. 6. Разделение фрагментов ядерной ДНК, выделенной из нижнего эпидермиса листьев гороха, а - инкубация с 2,5 мМ КСМ 15 и 30 мин, 6 - усиление фрагментации ДНК при совместной инкубации с2,5 мМ КСЧ + 100 мкМ Нг021 в - увеличение степени фрагментации ДНК при обработке 2,5 мМ КСМ + 100 мкМ Н20_. во времени. Разделение проводили в 1%-нои эгароэном геле с добавлением бромида этидия. М -маркеры.

высокомолекулярной ДНК. При обработке эпидермиса комбинацией СКГ и Н2О2 наблюдалось усиление распада ДНК на фрагменты (рис. 6, в). Так, фрагментация ДНК начиналась уже через 30 мин инкубации с СЫ~ + Н202. Интенсивность фрагментации ДНК увеличивалась со временем инкубации. Через 3 и 6 часов инкубации доля фрагментированной низкомолекулярной ДНК была заметно выше при обработке + Нг02, чем при обработке одним ОТ (рис. 6, в).

Влияние ингибиторов электроитраиспортных цепей на СРГ-ивдуцироваииое разрушение ядер эпидермальных клеток

СЫ~-Индуцированный апоптоз УК предотвращался БСМи, ингибитором транспорта электронов между первичным (Од) и вторичным (СЬ) пластохинонами в ФСП хлоропластов, и ОЫР-ШТ, ингибитором окисления пластохинола на участке о цитохромного комплекса хлоропластов (Самуилов и др., 2002, 8атш1оу е1 а1., 2003). Их действие на УК снималось или резко снижалось при обработке эпидермиса комбинацией СГ-Г + Н2О2 (рис. 7). Возможно, между УК и ЭК существует взаимодействие на уровне активных форм кислорода и сигнал о гибели передается от УК к ЭК. Для проверки этого предположения изучено действие ОСМи и 0№-ШТ на СЬГ-индуцированное разрушение ядер ЭК. Сами по себе БСМи и 0№-ШТ не вызывали разрушения ядер ЭК (рис. 7), СЬГ вызывал почти 100%-ное разрушение ядер ЭК. Свет, ОСМЛ и ОМР-ГЫТ лишь незначительно влияли на этот процесс, что не подтверждает взаимодействия УК и ЭК в

Рис. 7. Действие света, ОСМи и РЫР-ИЧТ на СЫ"-индуцированноё разрушение ядер ЭК в эпидермисе из листьев гороха. Пленки эпидермиса после инфильтрации с 10 мкМ ОСМ1) или 10 мкМ ОМР-ИЧТ инкубировали 30 мин в темноте, затем проводили инфильтрацию с 2,5 мМ КСЫ1 ч.

апоптозном разрушении ядер ЭК.

Действие зинякрииа на CN"-индуцированное разрушение ядер ЭК

Было испытано действие хинакрина, ишиоитора МЛО( Р)Н-оксидазы плазматической мембраны (Vati Gestelcn et al., 1997, Papadakis and Roubeläkis-Angelakis, 1999, Frafiry snd Schopfcr, 2001, Dal et aJ., 2003). Хинакрин в концентрациях до 100 мкМ не влиял на дыхание митохондрий и фотосинтетическое выделение О; хлоропластами в нарезках листьев, но предотвращал CN"-индуцирован и от разрушение ядер УК в плёнках эпидермиса листьев (Са«уилов и др., 2006). Хинакрин сам по себе не вызывал разрушения ядер ЭК и не влиял на СЬГ-индуцир о вш шое разрушение ядер ЭК (рис. 8).

Гибель УК и ЭК в пленках эпидермиса гороха зависит от наличия АФК и предотвращается антиоксидантами или в анаэробных условиях (Самуилов и Др., 2002, Samuilov et al., 2003). Хинакрин ингибировал НгОг-завиеимое окисление иефлуоресцирущего DCFH до фл yo pe ci шр ую i него DCF в ответ на добавление НгОг или меиадиона (Самуилов и др., 2006).

Таким образом, N A D(P) Н-оксидаза плазмаггической мембраны, вероятный источник активных форм кислорода при программируемой гибели устьичных клеток в эпидермисе листьев гороха (Самуилов и др., 2006), по-видимому, не участвует в CNT-индуцированном разрушении ядер ЭК.

Рис. 8. Действие хинакрина на индуцироеанное разрушение ядер эпедермальных клеток из листьев гороха. Пленки эпидермиса после инфильтраиии с 20, 50, 100 мкМ хинакрина инкубировали 30 мин е темноте, затем проводили инфильтрацию с 2,5 мМ КСЫ 1 ч в темноте.

Выводы

1. Предложена экспериментальная модель изучения программируемой клеточной гибели на цианобактерии A. variabilis в условиях солевой и окислительной обработай.

2. Н2Ог оказывал деструктивное воздействие на цианобактерию A. variabilis, вызывал распад фикобилинов и хлорофилла а. Инкубация клеток с пероксидом водорода вызывала повреждение ФСИ, экстракцию Мп2+ из кислородвыделяющего комплекса, подавляла фотосинтез.

3. Солевая (NaCl) и окислительная (Н2О2, менадион) обработка Л. variabilis приводили к гибели клеток с признаками программируемой смерти - разрушением нуклеоидов и фотосингетического аппарата. Разрушение наследственного аппарата является универсальным звеном при ПКС у бактерий и эукариот.

4. Н2О2 значительно усиливал QST-индуцированную гибель устьичных клеток в эпидермисе, изолированном из листьев гороха и, в меньшей степени, гибель эпидермальных клеток.

5. Ингибиторы переноса электронов в фотосинтетической электронтранспортной цепи хлоропластов DCMU и DNP-INT эффективно предотвращали СЬГ-индуцированную программируемую смерть устьичных клеток из листьев гороха на свету и лишь незначительно влияли на ПКС эпидермальных клеток, вызванную CN-. Это указывает на отсутствие взаимосвязи устьичных и эпидермальных клеток на уровне активных форм кислорода.

6. Хинакрин, ингибитор NADPH-оксидазы плазматической мембраны, предотвращал ОГ-индуцированную программируемую смерть устьичных клеток, что может свидетельствовать об участии NADPH-оксидазы как источника АФК в их гибели. Однако хинакрин не влиял на CNr-индуцированную гибель эпидермальных клеток.

7. Таким образом, признаки программируемой клеточной смерти обнаруживаются как у растений, так и цианобактерий. Разрушение нуклеоида у бактерий и ядра у клеток эукариот, а также нарушение функции ФСП служат, по-видимому, свидетельством того, что первыми универсальными мишенями при ПКС являются энергообеспечение и наследственный аппарат клетки.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Самуилов В.Д., Тимофеев К.Н., Синидьш C.B., Безряднов Д.В. (2004) Н202-Индуцируемое ингибирование фотосинтетического выделения О2 клетками Anabaena variabilis. Биохимия, 69, 926-33.

2. Синицын C.B., Несов A.B., Безряднов Д.В., Тимофеев К.Н., Федоренко Т.А., Самуилов В.Д. НгОг-Индуцированное ингибирование фотосинтетического вьщеления О2 клетками Anabaena variabilis. III съезд биофизиков России, 24-29 июня 2004 г., Воронеж, 2004, с. 456-457.

3. Киселевский Д.Б., Синицын C.B., Федоренко Т.А., Самуилов В.Д. Мембранные НА-каналы? Материалы VIII Молодежной конференции ботаников, Санкт-Петербург, 17-21 мая 2004 г., с. 126-127.

4. Несов A.B., Синицын C.B., Самуилов В.Д. Жизнеспособные, но не культивируемые формы бактерий у растений. Материалы VIII молодёжной конференции ботаников, Санкт-Петербург, 17-21 мая 2004 г., с. 131-132.

5. Синицын C.B. Участие активных форм кислорода в дифференцировке гетероцист Anabaena variabilis. Тезисы докладов XII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2005 », Москва, 2005, с. 196-197.

6. Синицын C.B., Киселевский Д.Б., Самуилов В.Д. Пероксид водорода усиливает программируемую клеточную смерть в листьях гороха. Тезисы международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация», 6-9 июня 2005 г., Пущино, 2005, с. 384-386.

7. Самуилов В.Д., Киселевский Д.Б., Синидьш C.B., Шестак A.A., Лагунова Е.М., Несов A.B. (2006) Н2О2 усиливает С>Г-индуцированный апоптоз в листьях гороха. Биохимия, 71,481-492.

8. Синицын C.B., Киселевский Д.Б., Лагунова Е.М., Самуилов В.Д. (2006) Разрушение нуклеоидов при солевой и окислительной обработках клеток Anabaena variabilis АТСС 29413. Международная научная конференция "Физиология микроорганизмов в природных и экспериментальных экосистемах" 16-19 мая 2006 г, Москва. Сборник тезисов, с. 64.

9. Kiselevsky D.B., Shestak A.A., Sinitsyn S.V., Nesov A.N., Samuilov V.D. (2006) Cyanide-induced apoptosis in pea leafs. 14th European Bioenergetics Conference EBEC, Moscow State University, Moscow, 22-27 July 2006. Abstract book, p. 499.

Подписано в печать 05.02.2007 Формат 60x88 1/16. Объем 1.25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 631 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Синицын, Сергей Владимирович

Оглавление.

Список сокращений.

1. Введение.

2. Цель и задачи работы.

3. Обзор литературы.

3.1. Формы клеточной гибели.

3.2. Программируемая клеточная смерть у растений.

3.2.1. Роль АФК в гибели растительных клеток.

3.3. Программируемая клеточная смерть у микроорганизмов.

3.3.1. Программируемая клеточная смерть у одноклеточных эукариот

3.3.2. Программируемая клеточная смерть у фототрофных микроорганизмов.

3.4. Происхождение и эволюция механизмов программируемой клеточной смерти.

4. Объекты и методы исследования.

4.1. Объекты исследования.

4.2. ЭПР-спектроскопия.

4.3. Когерентная фазовая микроскопия.

4.4. Инфильтрация и инкубация эпидермальных пленок из листьев гороха с реагентами.

4.5. Фиксация объекта, окрашивание и оптическая микроскопия.

4.6. Флуоресцентная микроскопия.

4.7. Экстракция и электрофорез ДНК.

5. Результаты исследования.

5.1. Сигнал ЭПР реакционных центров ФС1 в клетках A. variabilis при действии Н2С>2 и других агентов.

5.2. Состояние марганца в клетках A. variabilis при обработке Н2О2 и другими агентами.

5.3. Спектры поглощения A. variabilis при действии Н2О2 и CN".

5.4. Деградация ДНК в клетках A. variabilis под влиянием менадиона, Н202 и NaCl.

5.5. Изменение показателя преломления клеток A. variabilis при солевой и окислительной обработке.

5.6. Действие Н2Ог на С1^Г-индуцированное разрушение ядер УК и ЭК

5.7. Межнуклеосомная фрагментация ДНК при обработке CN- и CN~ + Н202.

5.8. Разрушение ядер устьичных и эпидермальных клеток из листьев гороха, индуцированное CN~ и Н202, на фоне акцепторов электронов

5.9. Действие DCMU и DNP-INT на разрушение ядер УК, индуцированное CN" и CN~ + Н202.

5.10. Роль ЫАБ(Р)Н-оксидазы плазматической мембраны в CN~-индуцированном разрушении ядер УК и ЭК.

6. Обсуждение результатов.

6.1. Гибель цианобактерии A. variabilis при окислительной и солевой обработке.

6.2. Разрушение ядер устьичных и эпидермальных клеток из листьев гороха при воздействии CN" и CN~ + Н202.

6.3. Действие хинакрина на СЫ~-индуцированное разрушение ядер в эпидермисе листьев гороха.

6.4. Изменения наследственного аппарата при ПКС у цианобактерий и растений.

7. Выводы.

8. Литература.

Бл aro дарности.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АФК - активные формы кислорода

БХ - я-Бензохинон

ГО - гиперчувствительный ответ

ДАД - диаминодурол

ДФИФ -2,6-дихлорфенолиндофенол

КВК - кислородвыделяющий комплекс

КФМ - когерентная фазовая микроскопия

ОВ - окислительный взрыв

ПКС - программируемая клеточная смерть

ТМФД-Н,К,Ы',Ы'-тетраметил-«-фенилендиамин

УК - устьичные клетки из листьев гороха

ФНО - фактор некроза опухолей

ФС - фотосистема

ХКФ - м-хлоркарбонилцианидфенилгидразон ЭК - эпидермальные клетки из листьев гороха ЭР - эндоплазматический ретикулум ЭТЦ - электронтранспортная цепь DAPI - 4',6-диамидино-2-фенилиндол DCMU - 3-(3',4'-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевина DEVD - пептид Asp-Glu-Val-Asp, специфичный для каспаз субстрат

DIC - дифференциально-интерференционный контраст DNP-INT - динитрофениловый эфир йоднитротимола dUTP - 2'- Дезоксиуридин -5'- трифосфат

FeCy - феррицианид

FITC - флуоресцеинизотиоцианат

МАРК - mitogen-activated protein kinase, митоген-активируемая протеинкиназа

NF-кВ - ядерный фактор транскрипции кВ RIP1 - receptor interacting protein 1, серинтреониновая протеинкиназа

TNF - tumor necrosis factor, фактор некроза опухолей TNFR1 - рецепторы к фактору некроза опухолей первого типа TUNEL - Terminal deoxynucleotide Transferase-mediated dUTP nick-End Labeling, мечение З'-разрывов молекулы ДНК дезоксиуридина трифосфатом при помощи терминальной дезоксинуклеотидтрансферазы zVAD-fmk - фторметилкетон карбобензокси-валил-аланил-аспарагиновой кислоты, ингибитор каспаз широкого профиля

Введение Диссертация по биологии, на тему "Сравнительный анализ гибели клеток у цианобактерий и растений"

Гибель клеток является неотъемлемой функцией живого. Смерть клеток может быть непрограммируемой, однако все больше данных свидетельствуют в пользу того, что природа до конца стремиться контролировать судьбу клеток. Программируемая клеточная смерть (ПКС) - вариант предопределенного типа клеточной смерти - изучена у животных, растений, грибов.

Программируемая клеточная гибель играет важную роль в реализации программы развития в онтогенезе и поддержании тканевого гомеостаза организма. Являясь важной составляющей иммунитета, ПКС вовлечена в защитные реакции животных и растений на инфекционных возбудителей. У растений механизмы клеточной гибели изучены в меньшей степени, чем у животных и человека, однако, имеющиеся данные свидетельствуют о наличии универсальных сигнальных путей и механизмов гибели клеток животных, растений и грибов.

Не до конца выяснен вопрос происхождения ПКС. Сравнительное исследование клеточной смерти у представителей мира микробов (прокариоты и одноклеточные эукариоты) и многоклеточных эукариотных организмов (растения, животные) позволило выявить у них общие закономерности ПКС, эволюционно возникшие у прокариот предположительно для противовирусной защиты популяций и клеточной дифференцировки (Koonin and Aravind, 2002, Самуилов и др., 2000а).

Важную роль в ПКС играют биоэнергетические структуры клетки. Современные представления о ПКС базируются на результатах биохимических и электронно-микроскопических исследований. Апоптоз как особый вариант клеточной смерти первоначально был открыт на основе данных об ультраструктуре клетки (Kerr et al., 1972). В настоящее время дано описание морфологических, прежде всего ультраструктурных, характеристик апоптоза у животных, который сопровождается выраженной последовательностью структурно-морфологических изменений клетки, используемых в качестве критериев этого процесса. Однако сведения об особенностях ультраструктуры клеток растений при апоптозе фрагментарны. Основные характеристики процесса апоптоза у растений выявляются главным образом по аналогии с известными данными для животных. Цианид вызывает разрушение ядер в эпидермальных и устьичных клетках листьев Pisum sativum L. (Самуилов и др., 2000), а также олигонуклеосомную фрагментацию ДНК в клетках листьев Vigna unguiculata L. (Wang et al., 1996), при этом не являясь чужеродным для растений (McMahon et al., 1995).

Гибель клеток может быть реализована несколькими способами. Для апоптоза характерны уменьшение объема клетки, сморщивание цитоплазматической мембраны, конденсация ядра, наличие разрывов ДНК и последующий распад ядра на части, фрагментация клетки на мембранные везикулы с внутриклеточным содержимым (апоптозные тельца), фагоцитируемые макрофагами и клетками-соседями (Самуилов, 2000). Аутофагия - саморазрушение8клетки с участием ферментов вакуоли или лизосомы, которые поглощают и подвергают гидролизу капельки цитоплазмы (van Doom and Woltering, 2005). Автолиз встречается как у про- (Lewis, 2000), так и у эукариот (Nakashima, 2000). При автолизе эукариотных клеток нарушается проницаемость мембраны лизосомы или тонопласта, гидролитические ферменты оказываются в цитоплазме и приводят к разрушению клетки. У бактерий автолиз является, по-видимому, основным способом ПКС (Самуилов и др., 2000; Гордеева и др., 2004) и реализуется при участии ряда гидролаз, названных автолизинами (Rice and Bayles, 2003). Биоэнергетические структуры эукариотной клетки играют важную роль при реализации механизмов ПКС. Дыхательная цепь митохондрий является одним из источников активных форм кислорода, вызывающих гибель клеток животных. Митохондрии являются поставщиком ряда апоптогенных факторов (цитохрома с, флавопротеина AIF и др.) при апоптозе у животных. Показано, что в ПКС растений принимают участие хлоропласта (Самуилов и др., 2002, Samuilov et al., 2003). Как происходит гибель клеток растений, не содержащих хлоропласта? Так, эпидермис листьев гороха содержит два типа клеток. Устьичные клетки, содержащие и хлоропласта, и митохондрии, гибнут по типу апоптоза (Samuilov et al., 2003). Как происходит гибель окружающих их эпидермальных клеток, содержащих только митохондрии, но не хлоропласта? Обнаруживают ли признаки ПКС клетки цианобактерий, которые по теории эндосимбиоза дали начало хлоропластам эукариот?2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫЦель работы - провести сравнительное изучение гибели клеток у цианобактерий и растений. Задачи:1. Разработать экспериментальную модель изучения программируемой клеточной гибели на цианобактерии Anabaena variabilis АТСС 29413 в условиях солевой и окислительной обработки.

2. Изучить состояние фотосинтетического и наследственного аппаратов при гибели клеток цианобактерии A. variabilis АТСС 29413, вызванной солевым и окислительным воздействием.

3. Исследовать влияние Н2Ог на CNT-индуцированную гибель устьичных и эпидермальных клеток из листьев гороха.

4. Изучить действие акцепторов электронов в реакции Хилла на СЫ-индуцированную гибель эпидермальных клеток из листьев гороха и клетки A. variabilis.

5. Изучить влияние ингибиторов переноса электронов в фотосинтетической электронтранспортной цепи хлоропластов на CN-индуцированную программируемую смерть эпидермальных клеток из листьев гороха.

6. Испытать действие хинакрина, ингибитора NADPH-оксидазы плазматической мембраны, на С>Г-индуцированную программируемую смерть эпидермальных клеток.

Заключение Диссертация по теме "Гистология, цитология, клеточная биология", Синицын, Сергей Владимирович

7. ВЫВОДЫ

1. Предложена экспериментальная модель изучения программируемой клеточной гибели на цианобактерии A. variabilis в условиях солевой и окислительной обработки.

2. Н2Ог оказывал деструктивное воздействие на цианобактерию A. variabilis, вызывал распад фикобилинов и хлорофилла а. Инкубация клеток с пероксидом водорода вызывала повреждение ФСИ, экстракцию Мп2+ из кислородвыделяющего комплекса, подавляла фотосинтез.

3. Солевая (NaCl) и окислительная (Н2О2, менадион) обработка A. variabilis приводили к гибели клеток с признаками программируемой смерти - разрушением нуклеоидов и фотосинтетического аппарата. Разрушение наследственного аппарата является универсальным звеном при ПКС у бактерий и эукариот.

4. Н202 значительно усиливал QST-индуцированную гибель устьичных клеток в эпидермисе, изолированном из листьев гороха и, в меньшей степени, эпидермальных клеток. Акцепторы электронов в реакции Хилла, менадион, и я-бензохинон подавляли CN--индуцированную гибель устьичных, но не эпидермальных клеток.

5. Ингибиторы переноса электронов в фотосинтетической электронтранспортной цепи хлоропластов DCMU и DNP-INT эффективно предотвращали GST-индуцированную программируемую смерть устьичных клеток из листьев гороха на свету и незначительно влияли на ПКС эпидермальных, вызванную CN. Это указывает на

отсутствие взаимосвязи устиьчных и эпидермальных клеток на уровне активных форм кислорода.

6. Хинакрин, ингибитор ЫАОРН-оксидазы плазматической мембраны, предотвращал СЬГ-индуцированную программируемую смерть устьичных клеток, что свидетельствует об участии КАБРН-оксидазы в их гибели. Однако хинакрин не влиял на СЬГ-индуцированную гибель эпидермальных клеток.

7. Признаки программируемой клеточной смерти обнаружены как у растений, так и цианобактерий. Разрушение нуклеоида у бактерий и ядра у клеток эукариот, а также нарушение функции ФСК служат, по-видимому, свидетельством того, что первыми универсальными мишенями при ПКС являются энергообеспечение и наследственный аппарат клетки.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Синицын, Сергей Владимирович, Москва

1. Бурлакова Е.Б., Михайлов В.Ф., Мазурик В.К. (2001) Радиац. биология. Радиоэкология 41(5), 489-499.

2. Гордеева А.В., Лабас Ю.А., Звягильская Р.А. (2004) Апоптоз одноклеточных организмов: механизмы и эволюция. Биохимия, 69, 1301-1313.

3. Гусев М.В., Корженевская Т.Г. (1977) Успехи современной биологии, 84, 6680.

4. Гусев М.В., Федоров В.Д. (1962) Бюллетень МОИП, 67, с. 151-152.

5. Дзюбинская Е.В., Киселевский Д.Б., Лобышева Н.В., Шестак А.А., Самуилов В.Д. (2006) Биохимия, 71, 1383-1391.

6. Ермакова Л.Р., Никитина Л.А., Гусев М.В. (1977) Микробиология 46, 324— 328.

7. Иванова Г.М., Михайловская Т.А (1962) Бюллетень МОИП, 67, с. 151.

8. Киселевский Д.Б., Самуилов В.Д., Гусев М.В. (2006) Программируемая гибель клеток растений: сигналы, передача сигналов, роль митохондрий и хлоропластов. Вестн. Моск. Ун-та Сер. 16,1, 51-60.

9. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. (1973) Микробиология, 42, 963-968.

10. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. (1976а) Метаболизм и деструкция синезеленой водоросли Anabaena variabilis. Микробиология, 45, 795799.

11. Корженевская Т.Г., Гусев М.В. (19766) Микробиология, 45, 1063-1066.

12. Мазерсил К. и Сеймур К. (2000) Радиац. биология. Радиоэкология 40(5), 615-620.

13. Михайлов В.Ф., Мазурик В.К., Бурлакова Е.Б. (2003) Радиац. биология.

14. Радиоэкология 43(1), 5-18. Никитина К.А., Богоров JI.B., Гусев М.В. (1974) Микробиология, 43, 10791085.

15. Новожилова А.П., Плужников H.H., Новиков B.C. (1996) В кн. Программированная клеточная гибель (под ред. Новикова B.C.), Наука, Спб, стр. 9-29. Определитель бактерий Берджи, 1997

16. М.В. (2003) Биохимия, 68, 1113-1118. Самуилов В.Д., Лагунова Е.М., Дзюбинская Е.В., Изюмов Д.С., Киселевский Д.Б., Макарова Я.В. (2002) Биохимия, 67, 757-765.

17. Самуилов В.Д., Лагунова Е.М., Олескин А.В. (20006) Программируемаяклеточная смерть. Биохимия, 65, 1029-1046.

18. Самуилов В.Д., Федоренко Т.А. (1999) Биохимия, 64, 735-745.

19. Скулачев В.П. (2000) Кислород и явления запрограммированной смерти.

20. Первое Северинское чтение, ИБМХ РАМН.

21. Тычинский В.П. (2001) Когерентная фазовая микроскопия внутриклеточныхпроцессов. Успехи Физических Наук, 171(6), 649-662. рис микроскопа

22. Федоров В.Д. (1962) Доклады Академии наук СССР, 144 (6), 1380-1383.

23. Ченцов Ю.С. (2004) Введение в клеточную биологию. ИКЦ "Академкнига",1. Москва, стр. 479-486.

24. Abdourashitova, F.D., Barsky, E.L., Gusev, M.V., and Samuilov, V.D. (1985)1.teraction between photosynthetic and respiratory electron-transfer chainsin the membranes of Anabaena variabilis. Planta, 166, 182-186.

25. Abeliovich H. and Klionsky D.J. (2001) Dissection of Autophagosome

26. Biogenesis into Distinct Nucleation and Expansion Steps Microbiol. Mol.1. Biol. Rev., 65, 463-479.

27. Adamec F., Kaftan D., Nedbal L. (2005) J. Phycol., 41, 835-839.

28. Akhmanova A, Voncken F, van Alen T, van Hoek A, Boxma B, Vogels G,

29. Veenhuis M, Hackstein JH. A hydrogenosome with a genome. Nature.1998 Dec 10; 396(6711):527-8.

30. Allakhverdiev S.I., Klimov V.V., Hagemann M. (2005a) Cellular energizationprotects the photosynthetic machinery against salt-induced inactivation in

31. Synechococcus. Biochim. Biophys. Acta., 1708, 201-8.

32. Allakhverdiev S.I., Murata N. (2004) Environmental stress inhibits the synthesisde novo of proteins involved in the photodamage-repair cycle of110

33. Photosystem II in Synechocystis sp. PCC 6803 Biochim. Biophys. Acta., 1657, 23-32.

34. Allakhverdiev SI, Tsvetkova N, Mohanty P, Szalontai B, Moon BY, Debreczeny M, Murata N. (2005) Irreversible photoinhibition of photosystem II is caused by exposure of Synechocystis cells to strong light for a prolonged period. BBA, 1708(3), 342-51.

35. Ameisen, J.C. (1996) The origin of programmed cell death. Science, 272, 12781279.

36. Ameisen JC. (2002) On the origin, evolution, and nature of programmed cell death: a timeline of four billion years. Cell Death Differ. 9, 367-93.

37. Apel K., Hirt H. (2004) Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. Annu. Rev. Plant Biol. 55, 373-99.

38. Aples, I., Stiirzl, E., Scherer, S., and Boger, P. (1984) Z.Naturforsch., C 39, 623625.

39. Aravind L., Dixit V.M. and Koonin E.V. (1999) The domains of death: evolution of the apoptosis machinery. Trends in Biochemical Science, 24, 47-53.

40. Aravind L., Dixit V.M. and Koonin E.V. (2001) Apoptotic molecular machinery: vastly increased complexity in vertebrates revealed by genome comparisons Science, 291, 1279-1284.

41. Arnoult D., Akarid K., Grodet A., Petit P.X., Estaquier J., Ameisen J.C. (2002) On the evolution of programmed cell. Cell Death Differ. 9, 65-81;

42. Beckman KB, Ames BN. (1997) Oxidative decay of DNA. J. Biol Chem. 272 19633-6.

43. Beers E.P., Woffenden B.J., Zhao C. (2000) Plant proteolytic enzymes: possible roles during programmed cell death. Plant Mol. Biol, 44, 399-415.

44. Berlett BS, Stadtman ER. (1997) Protein oxidation in aging, disease, and oxidative stress.

45. J. Biol. Chem. 272, 20313-6.

46. Berman-Frank I., Bidle K.D., Haramaty L., Falkowski P.G. (2004) The demise of the marine cyanobacterium, Trichodesmium spp., via an autocatalyzed cell death pathway. Limnol. Oceanogr., 49, 997-1005.

47. Bethke P.C, Lonsdale J.E, Fath A, Jones R.L. (1999) Hormonally regulated programmed cell death in barley aleurone cells. Plant Cell, 11, 1033-1045.

48. Bethke, P.C. and Jones, R.L. (2000) Vacuoles and prevacuolar compartments. Current Opinion in Plant Biology 3, 469-475.

49. Bhat, V.B, and Madyastha, K.M. (2001) Scavenging of peroxynitrite by phycocyanin and phycocyanobilin from Spirulina platensis: protection against oxidative damage to DNA. Biochem. Biophys. Res. Communs., 285, 262-266

50. Biella S, Smith M.L., Aist J.R, Cortesi P, Milgroom M.G. (2002) Programmed cell death correlates with virus transmission in a filamentous fungus. Proc. Biol. Sci. 269, 2269-2276.

51. Boyce M, Degterev A, Yuan J. (2004) Caspases: an ancient cellular sword of Damocles. Cell Death Differ., 11, 29-37.

52. Bradley, R.L, Long, K.M, and Frasch, W.D. (1991) The involvement of photosystem II-generated H202 in photoinhibition. FEBS Lett., 286, 209213.

53. Burhans W.C, Weinberger M, Marchetti M.A, Ramachandran L, D.'Urso G, Huberman J.A. (2003) Mutat. Res. 532(1-2):227-43; Apoptosis-like yeast cell death in response to DNA damage and replication defects.

54. Bursch, W, Paffe, S, Barthel, G. and Schulte-Hermann, R. (1990) Determination of the length of the histological stages of apoptosis in normal liver and in altered hepatic foci of rats. Carcinogenesis 11, 847-853.

55. Chang H.Y. and Yang X. (2000) Proteases for cell suicide: functions and regulation of caspases. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 64, 821-846.

56. Chichkova N.V, Kim S.H., Titova E.S., Kalkum M., Morozov V.S., Rubtsov Yu.P., Kalinina N.O., Taliansky M.E., Vartapetian A.B. (2004) A plant caspase-like protease activated during the hypersensitive response. Plant Cell., 16, 157-171.

57. Chose 0., Noel C., Gerbod D., Brenner C., Viscogliosi E., Roseto A. (2002) A form of cell death with some features resembling apoptosis in the amitochondrial unicellular organism Trichomonas vaginalis. Exp. Cell. Res. 276(1), 32-9.

58. Chose O., Sarde C.O., Noel C., Gerbod D., Jimenez J.C., Brenner C., Capron M., Viscogliosi E., Roseto A. (2003) Cell death in protists without mitochondria. Ann. NY Acad. Sci. 1010, 121-5.

59. Christensen S.T., Sorensen H., Beyer N.H., Kristiansen K., Rasmussen L., Rasmussen M.I. (2001) Cell death in Tetrahymena thermophila: new observations on culture conditions. Cell Biol. Int. 25, 509-19.

60. Collins, J.A., Schandi, C.A., Young, K.K., Vesely, J. and Willingham, M.C. (1997) Major DNA fragmentation is a late event in apoptosis. J. Histochem. Cytochem. 45, 923-934.

61. Cornillon S., Foa C., Davoust J., Buonavista N., Gross J.D., Golstein P. (1994) Programmed cell death in Dictyostelium. J. Cell Sci. 107, 2691 -704.

62. Coustou V., Deleu C., Saupe S., Begueret J. (1997) The protein product of the het-s heterokaryon incompatibility gene of the fungus Podospora anserina behaves as a prion analog. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 94, 9773-9778.

63. Das M., Mukherjee S.B., Shaha C. (2001) Hydrogen peroxide induces apoptosis-like death in Leishmania donovani promastigotes. J. Cell Sci. 114, 2461-9.

64. Dat J.F., Pellinen R., Beeckman T., Van De Cotte B., Langebartels C., Kangasjarvi J., Inze D., Van Breusegem F. (2003) Changes in hydrogen peroxide homeostasis trigger an active cell death process in tobacco. Plant J., 33, 621-632.

65. Dat J., Vandenabeele S., Vranova E., Van Montagu M., Inze D., Van Breusegem F. (2000) Dual action of the active oxygen species during plant stress responses. Cell Mol Life Sci. 57, 779-95.

66. Davis M.C., Ward J.G., Herrick G., Allis C.D. (1992) Programmed nuclear death: apoptotic-like degradation of specific nuclei in conjugating Tetrahymena. Dev. Biol. 154,419-32.

67. Debrabant A., Lee N., Bertholet S., Duncan R., Nakhasi H.L. (2003) Programmed cell death in trypanosomatids and other unicellular organisms. Int. J. Parasitol. 33,257-67.

68. Debrabant A., Nakhasi H. (2003) Programmed cell death in trypanosomatids: is it an altruistic mechanism for survival of the fittest? Kinetoplastid Biol. Dis. 2,7.

69. Del Carratore R., Delia Croce C., Simili M., Taccini E., Scavuzzo M., Sbrana S. (2002) Cell cycle and morphological alterations as indicative of apoptosis promoted by UV irradiation in S. cerevisiae. Mutat. Res. 513, 183-91.

70. Drew M.C., He C.J., Morgan P.W. (2000) Programmed cell death and aerenchyma formation in roots. Trends Plant Sci., 5, 123-126.

71. Earnshaw, W.C. (1995) Apoptosis: lessons from in vitro systems. Trends in Cell Biology 5,217-220.

72. Echlin, P. (1964) Intra-cytoplasmic membranous inclusions in the blue-green alga, Anacystis nidulans. Arch. Microbiology 49, 267-274.

73. Edinger A.L. and Thompson C.B. (2004) Death by design: apoptosis, necrosis and autophagy. Curr. Opin. Cell Biol., 16, 663-669.

74. Ejercito M., Wolfe J. (2003) Caspase-like activity is required for programmed nuclear elimination duringconjugation in Tetrahymena. J. Eukaryot. Microbiol. 50,427-9.

75. Evans D.E. (2004) Aerenchyma formation. New PhytoL, 161, 35-49.

76. Festjens N., Vanden Berghe T., Vandenabeele P. (2006) Necrosis, a well-orchestrated form of cell demise: Signalling cascades, important mediators and concomitant immune response. Biochim. Biophys. Acta. 1757(9-10), 1371-87.

77. Fiers W, Beyaert R, Declercq W, Vandenabeele P. (1999) More than one way to die: apoptosis, necrosis and reactive oxygen damage. Oncogene 18, 771930.

78. Foyer C.H., Noctor G. (2005) Redox homeostasis and antioxidant signaling: a metabolic interface between stress perception and physiological responses. Plant Cell. 17, 1866-75.

79. Franklin D.J, Berges J.A. (2004) Mortality in cultures of the dinoflagellate Amphidinium carterae during culture senescence and darkness. Proc. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 271, 2099-107.

80. Fukuda H. (2000) Programmed cell death of tracheary elements as a paradigm in plants. Plant Mol. Biol., 44, 245-253.

81. Gavrieli, Y, Sherman, Y. and Ben-Sasson, S.A. (1992) Identification of programmed cell death in situ via specific labeling of nuclear DNA fragmentation. J. Cell Biol 119, 493-501.

82. Glass N.L, Jacobson D.J, Shiu P.K. (2000) The genetics of hyphal fusion and vegetative incompatibility in filamentous ascomycete fungi. Annu. Rev. Genet., 34, 165-186.

83. Goh K. and Sumner H. (1968) Breaks in normal human chromosomes: are they induced by a transferable substance in the plasma of persons exposed to total-body irradiation? Radiat. Res., 35(1), 171-81.

84. Golstein P, Aubry L, Levraud J.-P. (2003) Cell-death alternative model organisms: why and which? Mol. Cell Biol, 4, 798-807.

85. Golstein, P. (1998) Cell death in us and others. Science 281, 1283.

86. Granot D, Levine A, Dor-Hefetz E. (2003) Sugar-induced apoptosis in yeast cells. FEMS Yeast Res. 4, 7-13.

87. Guimaraes C.A. and Linden R. (2004) Programmed cell deaths: Apoptosis and alternative deathstyles. Eur. J. Biochem., 271, 1638-1650.

88. Gunawardena A.H.L.A.N., Pearce D.M., Jackson M.B., Hawes C.R., Evans D.E. (2001) Characterisation of programmed cell death during aerenchyma formation induced by ethylene or hypoxia in roots of maize (Zea mays L.). Planta, 212, 205-214.

89. Guo, H.L. (1999) Isolation of vacuoles from the cyanobacteria. In 2nd European Physiological Congress, p. 111. Italy: Montecatini Terne.

90. Hakala M., Tuominen I., Keranen M., Tyystjarvi T., Tyystjarvi E. (2005) Evidence for the role of the oxygen-evolving manganese complex in photoinhibition of Photosystem II. Biochim. Biophys. Acta., 1706, 68-80.

91. Henics, T. and Wheatley, D.N. (1999) Cytoplasmic vacuolation, adaptation and cell death: a view on new perspectives and features. Biology of the Cell 91, 485-498.

92. Herker E., Jungwirth H., Lehmann K.A., Maldener C., Frohlich K.U., Wissing S., Buttner S., Fehr M., Sigrist S., Madeo F. (2004) Chronological aging leads to apoptosis in yeast. J. Cell Biol. 164, 501-7.

93. Hirano, M., Satoh, K., and Katoh, S. (1980) Plastquinone as a common link between photosynthesis and respiration in a blue-green alga. Photosynth. Res., 1, 149-162.

94. Hochman, A. (1997) Programmed cell death in prokaryotes. Critical Reviews in Microbiology 23, 207-214.

95. Holler N, Zaru R, Micheau O, Thome M, Attinger A, Valitutti S, Bodmer JL, Schneider P, Seed B, Tschopp J. (2000) Fas triggers an alternative, caspase-8-independent cell death pathway using the kinase RIP as effector molecule. Nat. Immunol. 1,489-95.

96. Hollowell J.G., jr. and Littlefield, L.G. (1968) Chromosome damage induced by plasma of x-rayed patients: an indirect effect of x-ray. Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 129(1), 240-4.

97. Jaso-Friedmann L., Leary J.H. 3rd, Evans D.L. (2000) Role of nonspecific cytotoxic cells in the induction of programmed cell death of pathogenic protozoans: participation of the Fas ligand-Fas receptor system. Exp. Parasitol. 96, 75-88.

98. Joliot, P., and Joliot, A. (2002) Cyclic electron transfer in plant leaf. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 10209-10214.

99. Jones A.M. (2001) Programmed cell death in development and defense. Plant Physiol. 125(1), 94-7.

100. Jones, A. (2000) Does the plant mitochondrion integrate cellular stress and regulate programmed cell death? Trends in Plant Science 5, 225-230.

101. Kashyap, S., Sundararajan, A. and Ju, L.-K. (1998) Flotation characteristics of cyanobacterium Anabaena flos-aquae for gas vesicle production. Biotechnology and Bioengineering 60, 636-641.

102. Kawli T., Venkatesh B.R., Kennady P.K, Pande G., Nanjundiah V. (2002) Correlates of developmental cell death in Dictyostelium discoideum. Differentiation 70,272-81.

103. Keren, N., Kidd, M.J, Penner-Hahn, J.E., and Pakrasi, H. (2002) A light-dependent mechanism for massive accumulation of manganese in the photosynthetic bacterium Synechocystis sp PCC 6803 Biochemistry, 41, 15085-15092.

104. Ketelaar T., Voss C., Dimmock S.A., Thumm M., Hussey P.J. (2004) Arabidopsis homologues of the autophagy protein Atg8 are a novel family of microtubule binding proteins. FEBSLett., 567, 302-306.

105. Kobayashi T., Endoh H. (2003) Cell Death Differ. 10(6):634-40 ;Caspase-like activity in programmed nuclear death during conjugation ofTetrahymena thermophila.

106. Koraimann G. (2003) Lytic transglycosylases in macromolecular transport systems of Gram-negative bacteria. Cell. Mol. Life Sci., 60, 2371-2388.

107. Korthout H.A.A.J., Berecki G., Bruin W., van Duijn B, Wang M. (2000) The presence and subcellular localization of caspase 3-like proteinases in plant cells. FEBS Lett., 475, 139-144.

108. Koukalova, B., Kovarik, A., Fajkus, J. and Siroky, J. (1997) Chromatin fragmentation associated with apoptotic changes in tobacco cells exposed to cold stress. FEBS Lett. 414, 289-292.

109. Koulougliotis, D., Kostopoulos, T., Petrouleas, V., and Diner, B.A. (1993) Evidence for cyanide binding at the PS II non-heme iron: effects on the EPR signal for QA iron and on QA/QB electron transfer. Biochim. Biophys. Acta, 1141,275-282.

110. Kressel, M. and Groscurth, P. (1994) Distinction of apoptotic and necrotic cell death by in situ labelling of fragmented DNA. Cell and Tissue Research 278, 549-556.

111. Madeo F, Engelhardt S, Herker E, Lehmann N, Maldener C, Proksch A, Wissing S, Fröhlich K.U. (2002) Apoptosis in yeast: a new model system with applications in cell biology and medicine. Curr. Genet. 41, 208-16.

112. Madeo F, Fröhlich E, Fröhlich K.U. (1997) A yeast mutant showing diagnostic markers of early and late apoptosis. J. Cell Biol. 139, 729-34.

113. Madeo F, Fröhlich E., Ligr M, Grey M, Sigrist S.J, Wolf D.H., Fröhlich K.U. (1999) Oxygen stress: a regulator of apoptosis in yeast. J. Cell Biol. 145, 757-67.

114. Madeo F, Herker E, Wissing S, Jungwirth H, Eisenberg T, Fröhlich K.U. (2004) Apoptosis in yeast. Curr. Opin. Microbiol. 7, 655-60.

115. Maercker C., Kortwig H., Nikiforov M.A., Allis C.D., Lipps H.J. (1999) A nuclear protein involved in apoptotic-like DNA degradation in Stylonychia: implications for similar mechanisms in differentiating and starved cells. Mol. Biol. Cell. 10, 3003-14.

116. Makino, F. and Tsuzaki, J. (1971) Absence of histone in the blue-green alga Anabaena cylindrica. Nature 231, 446-447.

117. Marek S.M, Wu J., Louise Glass N., Gilchrist D.G., Bostock R.M. (2003) Nuclear DNA degradation during heterokaryon incompatibility in Neurospora crassa. Fungal. Genet. Biol. 40, 126-137.

118. Marty F. (1999) Plant vacuoles. Plant Cell, 11, 587-600.

119. Masuda Y., Yamada T., Marubashi W. (2003) Time course analysis of apoptotic cell death during expression of hybrid lethality in hybrid tobacco cells (Nicotiana suaveolens x N. tabacum). Plant Cell Physiol, 44, 420-427.

120. Mattson M.P. and Furukawa K. (1997) Anti-apoptotic actions of cycloheximide: blockade of programmed cell death or induction of programmed cell life? Apoptosis, 2, 257-264.

121. McCabe, P.F. and Pennell, R.I. (1996) Apoptosis in plant cells in vitro. In Techniques in Apoptosis ed. Kotter, T.G. and Martin, S.J. pp. 301-326. London: Portland Press.

122. Miguelez, E.M., Hardisson, C. and Manzanal, M.B. (1999) Hyphal death during colony development in Streptomyces antibioticus: morphological evidence for the existence of a process of cell deletion in a multicellular prokaryote. J. Cell Biol. 145,515-525.

123. Mittler R, Vanderauwera S, Gollery M, Van Breusegem F. (2004) Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci. 9, 490-8.

124. Miller, M.M. and Lang, N.J. (1971) The effect of aging on thylakoid configuration and granular inclusions in Gloeotrichia. In Contributions in Phycology eds. Brown, R.M. and Parker, B.C. pp. 53-58. Kansas, USA: Allen Press, Lawrence.

125. Moser, D., Hedman, C. and Kallas, T. (1995) Plasmid and chromosomal DNA recovery by electroextraction of cyanobacteria. FEMS Microbiol. Lett. 128, 307-313.

126. Mothersill C., Stamato T.D., Perez M.L., Cummins R., Mooney R., Seymour C.B. (2000) Involvement of energy metabolism in the production of 'bystander effects' by radiation. Br. J. Cancer. 82(10) 1740-1746.

127. Mpoke S., Wolfe J. (1996) DNA digestion and chromatin condensation during nuclear death in Tetrahymena. Exp. Cell. Res. 225, 357-65.

128. Mur, L.A., Kenton, P., and Draper, J. (2005). In planta measurements of oxidative bursts elicted by avirulent and virulent bacterial pathogens suggests that H202 is insufficient to elicit cell death in tobacco. Plant Cell Environ. 28,548-561.

129. Myers, J. (1987) Is there significant cyclic electron flow around photoreaction 1 in cyanobacteria?. Photosynth. Res., 14, 55-69.

130. Nagata S. (2000) Apoptotic DNA fragmentation. Exp. Cell. Res., 256, 12-18.

131. Nagata S., Nagase H., Kawane K., Mukae N., Fukuyama H. (2003) Degradationof chromosomal DNA during apoptosis. Cell Death Differ., 10, 108-116.124

132. Narasimhan M.L, Damsz B, Coca M.A, Ibeas J.I, Yun D.J, Pardo J.M, Hasegawa P.M., Bressan R.A. (2001) A plant defense response effector induces microbial apoptosis. Mol. Cell. 8, 921-30.

133. Ning, S.-B, Guo, H.-L, Wang, L, and Song, Y.-C. (2002) Salt stress induces programmed cell death in prokaryotic organism Anabaena. J. Appl. Microbiol., 93, 15-28.

134. Nishiyama Y, Allakhverdiev S.I, Murata N. (2005) Inhibition of the repair of photosystem II by oxidative stress in cyanobacteria. Photosynth. Res. 84, 17.

135. Nishiyama Y, Allakhverdiev S.I, Yamamoto H, Hayashi H. Murata N. (2004) Singlet oxygen inhibits the repair of photosystem II by suppressing the translation elongation of the D1 protein in Synechocystis sp. PCC 6803. Biochemistry, 43,11321-30.

136. Nishiyama, Y, Yamamoto, H, Allakhverdiev, S.I, Inaba, M, Yokota, A, and Murata, N. (2001) Oxidative stress inhibits the repair of photodamage to the photosynthetic machinery. EMBOJ., 20, 5587-5594.

137. Nobler M.P. (1969) The abscopal effect in malignant lymphoma and its relationship to lymphocyte circulation. Radiology, 93(2), 410-2.

138. Obara K, Kuriyama H, Fukuda H. (2001) Direct evidence of active and rapid nuclear degradation triggered by vacuole rupture during programmed cell death in Zinnia. Plant Physiol. 125, 615-26.

139. Olie R.A, Durrieu F, Cornillon S, Loughran G, Gross J, Earnshaw W.C, Golstein P. (1998) Apparent caspase independence of programmed cell death in Dictyostelium. Curr. Biol. 8, 955-8.

140. Onnerud, H., Zhang, L., Gellerstedt, G., and Henriksson, G. (2002) Polymerization of monolignols by redox shuttle-mediated enzymatic oxidation: a new model in lignin biosynthesis I. Plant Cell, 14, 1953-1962.

141. Peat, A. and Whitton, B.A. (1967) Environmental effects on the structure of the blue-green alga, Chlorogloeafritschii. Arch. Microbiol. 57, 155-180.

142. Pedroso C.M., Magalhaes J.R., Durzan D. (2000) A nitric oxide burst precedes apoptosis in angiosperm and gymnosperm callus cells and foliar tissues. J. Exp. Bot., 51, 1027-1036.

143. Peschek, G.A., and Schmetterer, F. (1982) Evidence for plastoquinol-cytochrome f/b-563 reductase as a common electron donor to P700 and cytochrome oxidase in cyanobacteria. Biochem. Biophys. Res. Communs., 108, 1188— 1195.

144. Peter M.E., Krammer P.H. (2003) The CD95 (APO-l/Fas) death-inducting signaling complex (DISC) and beyond. Cell Death Differ. 10, 26-35.

145. Piacenza L., Peluffo G., Radi R. (2001) L-arginine-dependent suppression of apoptosis in Trypanosoma cruzi: contribution of the nitric oxide and polyamine pathways. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98, 7301-6.

146. Pinan-Lucarre B., Paoletti M., Dementhon K., Coulary-Salin B., Clave C. (2003) Autophagy is induced during cell death by incompatibility and is essential for differentiation in the filamentous fungus Podospora anserina. Mol. Microbiol. 47, 321-333.

147. Polle A. (2001) Dissecting the superoxide dismutase-ascorbate-glutathione-pathway in chloroplasts by metabolic modeling. Computer simulations as a step towards flux analysis. Plant Physiol. 126, 445-62.

148. Prise K.M., Folkard M., Kuosaite V., Tartier L., Zyuzikov N., Shao C. (2006) What role for DNA damage and repair in the bystander response? Mutat. Res. 597(1-2), 1-4.

149. Qi H, Li T.K., Kuo D., Nur-E-Kamal A., Liu L.F. (2003) Inactivation of Cdcl3p triggers MEC1-dependent apoptotic signals in yeast. J. Biol. Chem. 278, 15136-41.

150. Rice K.C. and Bayles K.W. (2003) Death's toolbox: examining the molecular components of bacterial programmed cell death. Mol. Microbiol., 50, 729-738.

151. Ridgley EL, Xiong ZH, Ruben L. (1999) Reactive oxygen species activate a Ca -dependent cell death pathway in the unicellular organism Trypanosoma brucei brucei. Biochem J. 15, 33-40.

152. Rieder CL, Khodjakov A. Related (1997) Mitosis and checkpoints that control progression through mitosis in vertebrate somatic cells. Prog. Cell Cycle Res. 3,301-12.

153. Rippka R., Deruelles J., Waterbury J.B., Herdman M., Stanier R.Y. (1979) Genetic assignments, strain histories and properties of pure culture of cyanobacteria. J. Gen. Microbiol 111, 1-61.

154. Roussard-Jacquemin, M. (1983) Ultrastructural study of the differentiation of heterocysts from the cyanobacteria, Anabaena cylindrica Lemm. Canadian Journal of Microbiology 29, 1564-1575.

155. Ryerson, D.E., and Heath, M.C. (1996) Cleavage of Nuclear DNA into Oligonucleosomal Fragments during Cell Death Induced by Fungal Infection or by Abiotic Treatments. Plant Cell, 8, 393-402.

156. Samuilov, V.D., Lagunova, E.M., Kiselevsky, D.B., Dzyubinskaya, E.V., Makarova, Ya.V., and Gusev, M.V. (2003) Participation of chloroplasts in plant apoptosis. Biosci. Reports, 23, 103-117.

157. Samuilov, V.D., Renger, G., Paschenko, V.Z., Oleskin, A.V., Gusev, M.V., Gubanova O.N., Vasil'ev, S.S., and Barsky, E.L. (1995) Inhibition of photosynthetic oxygen evolution by protonophoric uncouplers. Photosynth. Res., 46, 455-465.

158. Sandusky, P.O., and Yocum, C.F. (1988) Hydrogen peroxide oxidation by chloride-depleted thylakoid membranes Biochim. Biophys. Acta, 936, 149— 156.

159. Saupe S.J., Clave C., Begueret J. (2000) Vegetative incompatibility in filamentous fungi: Podospora and Neurospora provide some clues. Curr. Opin. Microbiol. 3, 608-612.

160. Segovia, M., Haramaty, L., Berges, J.A., and Falkowski, P.G. (2003) Cell death in the unicellular chlorophyte Dunaliella tertiolecta. A hypothesis on the evolution of apoptosis in higher plants and metazoans. Plant Physiol., 132, 99-105.

161. Severin F.F., Hyman A.A. (2002) Pheromone induces programmed cell death in S. cerevisiae. Curr. Biol. 12, 233-5.

162. Seymour C.B., Mothersill C. (1997) Delayed expression of lethal mutations and genomic instability in the progeny of human epithelial cells that survived in a bystander-killing environment. Radiat. Oncol. Investig. 5, 106-110.

163. Sheptovitsky, Y.G., and Brudvig, G.W. (1998) Catalase-free photosystem II: the 02-evolving complex does not dismutate hydrogen peroxide. Biochemistry, 37, 5052-5059.

164. Shi Y. (2004) Caspase activation: revisiting the induced proximity model. Cell, 1 17, 855-858.

165. Shimamoto K, Takahashi A, Henmi K, Ono E, Hatakeyama S, Iwano M, Kawasaki T. (1999) Programmed cell death in plants. Plant Biotechnol., 16, 49-53.

166. Solomon M, Belenghi B, Delledonne M., Menachem E, Levine A. (1999) The involvement of cysteine proteases and protease inhibitor genes in the regulation of programmed cell death in plants. Plant Cell, 11, 431-444.

167. Stein J.C. and Hansen G. (1999) Mannose induces an endonuclease responsible for DNA laddering in plant cells. Plant Physiol., 121, 71-79.

168. Takahashi, M.-A, and Asada, K. (1976) Removal of Mn from spinach chloroplasts by sodium cyanide and the binding of Mn2+ to Mn-depleted chloroplasts. Eur. J. Biochem., 64, 445-452.

169. Takano, M, Takahashi, M.-A, and Asada, K. (1982) Reduction of photosystem I reaction center, P-700, by plastocyanin in stroma thylakoids from spinach: lateral diffusion of plastocyanin. Arch. Biochem. Biophys., 218, 369-375.

170. Takeshige K, Baba M, Tsiboi S, Noda T, Ohsumi Y. (1992) Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction. J. Cell Biol., 119, 301-311.

171. Tatischeff I, Petit P.X, Grodet A, Tissier J.P, Duband-Goulet I, Ameisen J.C. (2001) Inhibition of multicellular development switches cell death of Dictyostelium discoideum towards mammalian-like unicellular apoptosis. Eur. J. Cell Biol. 80, 428-41.

172. Trotta, E, Del Grosso, N, Erba, M, Melino, S, Cicero, D, and Paci, M. (2003)1.teraction of DAPI with individual strands of trinucleotide repeats. Effects129of replication in vitro of the AAT x ATT triplet. Eur. J. Biochem., 270, 4755-4761.

173. Trubitsin B.V., Mamedov M.D., Vitukhnovskaya L.A., Semenov A.Y., Tikhonov A.N. (2003) EPR study of light-induced regulation of photosynthetic electron transport in Synechocystis sp. strain PCC 6803. FEBS Lett., 544,15-20.

174. Tychinsky V., Kretushev A., Vyshenskaja T., (2004) Mitochondria optical parameters are dependent on their energy state: a new electrooptical effect? Eur Biophys. J. 33, 700-705.

175. Tychinsky V.P., Kretushev A., Vyshenskaja T., Tikhonov A. (2005) Coherent phase microscopy: visualization of metabolic states. Biochim Biophys Acta, 1708, 362-366.

176. Tychinsky V.P., Kretushev A.V., Vyshenskaya T.V., Tikhonov A.N. (2004) A dynamic phase microscopic study of optical characteristics of individual chloroplasts. Biochim Biophys Acta. 1665, 57-64.

177. Van Breusegem F, Dat JF. (2006) Reactive oxygen species in plant cell death. Plant Physiol. 141,384-90.van Doom W.G., and Woltering E.J. (2005) Many ways to exit? Cell death categories in plants. Trends in Plant SW.,10, 117-122.

178. Vandenabeele P., Vanden Berghe T., Festjens N. (2006) Caspase inhibitors promote alternative cell death pathways. Sci STKE. 358, pe44.

179. Vardi A., Berman-Frank I., Rozenberg T., Hadas O., Kaplan A., Levine A. (1999) Programmed cell death of the dinoflagellate Peridinium gatunense is mediated by CO2 limitation and oxidative stress. Curr. Biol. 9, 1061-4.

180. Vaux, D.L. (1993) Toward an understanding of the molecular mechanisms of physiological cell death. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 90, 786-789.

181. Vaux, D.L., Haecker, G. and Strasser, A. (1994) An evolutionary perspective on apoptosis. Cell 76, 777-779.

182. Vranova E, Inze D, Van Breusegem F. (2002) Signal transduction during oxidative stress.1. J. Exp. Bot. 53, 1227-36.

183. Wan L., Xia Q., Qui X., Selvaraj G. (2002) Early stages of seed development in Brassica napus: a seed coat-specific cysteine proteinase associated with programmed cell death of the inner integument. Plant J., 30, 1-10.

184. Wang, H., Li, J., Bostock, R.M., and Gilchrist, D.G. (1996) Apoptosis: a functional paradigm for programmed plant cell death induced by a host-selective phytotoxin and invoked during development. Plant Cell, 8, 375391.

185. Weiss D.G., Tychinsky V.P, Steffen W., Budde A. (2000) Digital Light microscopy techniques for the study of living cytoplasm, Chapter 12 in Image Analysis: Methods and Applications, ed. Haeder D.-P. 209-239.

186. Wilcox, M., Mitchison, G.J. and Smith, R.J. (1973) Pattern formation in the blue-green alga, Anabaena. II: Controlled proheterocyst regression. J. Cell Sci. 13, 637-649.

187. Wolk, C.P. (1982) Heterocysts. In The Biology of Cyanobacteria ed. Carr, N.G. and Whitton, B.A. pp. 359-386. Berkeley/Los Angeles: University California Press.

188. Woltering E.J., van der Bent A., Hoeberichts F.A. (2002) Do plant caspases exist 1 Plant Physiol, 130, 1764-1769.

189. Wyllie A.H. (1980) Glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis is associated with endogenous endonuclease activation. Nature, 284, 555-556.

190. Yamaki M., Umehara T., Chimura T., Horikoshi M. (2001) Cell death with predominant apoptotic features in Saccharomyces cerevisiae mediated by deletion of the histone chaperone ASF1/CIA1. Genes Cells, 6, 1043-54.

191. Yamanishi K., Shen C.S., Mizutani H. (2004) Apoptosis in the epidermis. Methods Mol. Biol., 289, 171-174.

192. Yi P., Zhao Y.-jun, Guo H. (2005) Induction of vacuolated spheroplasts and isolation of vacuoles in cyanobacteria J. Phycol. 41, 366-369.

193. Yocum, C., Yerkes, C.T., Blankenship, R., Sharp, R.R., and Babcock, G.T. (1981) Stoichiometry, inhibitor sensitivity, and organization of manganese associated with photosynthetic oxygen evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 7$, 7507-7511.

194. Yu, L., Zhao, J., Miihlenhoff, U., Bryant, D.A., and Golbeck, G.H. (1993) PsaE is required for in vivo cyclic electron flow around photosystem I in thecyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002. Plant Physiol., 103, 171— 180.

195. Zangger H., Mottram J.C., Fasel N. (2002) Cell death in Leishmania induced by stress and differentiation: programmed cell death or necrosis? Cell Death Differ. 9, 1126-39.

196. Zhang J.-H., Zhang Y., Herman B. (2003) Caspases, apoptosis and aging. Ageing Res. Rev., 4, 357-366.

197. Zhong W.-B., Wang C.-Y., Chang T.-C., Lee W.-S. (2003) Lovastatin induces apoptosis of anaplastic thyroid cancer cells via inhibition of protein geranylgeranylation and de novo protein synthesis. Endocrinology, 144, 3852-3859.

198. Zyuzikov N.A. (2005) Международная конференция «Современные проблемы генетики, радиобиологии, радиоэкологии и эволюции» Ереван, Армения, 8-11 сентября 2005 г. http://lrb.iinr.ru/Timofeeff/2005/Young%20Scientists/Competition/Zyuzik ov.pdf

199. Библиография - 227 источников.1. БЛАГОДАРНОСТИ

200. Выражаю глубокую признательность руководителю проф. В.Д. Самуилову за выбор направления исследований, идеи экспериментов и творческое обсуждение полученных результатов.

201. Благодарю Н.В. Лобышеву и проф. JI.C. Ягужинского (НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ) за совместную работу по электрофоретическому разделению фрагментов ДНК и обсуждение результатов.

202. Благодарю доц. К.Н. Тимофеева (кафедра биофизики Биологического факультета МГУ) за сотрудничество при измерении спектров ЭПР и обсуждение результатов.

203. Спасибо всем сотрудникам основанной проф. М.В. Гусевым кафедры физиологии микроорганизмов Биологического факультета

204. МГУ, которые поддерживали меня и содействовали выполнению работы.

205. Спасибо моим родителям, родным и друзьям за помощь, веру и моральную поддержку.