Стрессовые белки в механизмах стресс-адаптации байкальских амфипод, сопоставление с палеарктическими видами

Стрессовые белки в механизмах стресс-адаптации байкальских амфипод, сопоставление с палеарктическими видами

Автор: Тимофеев М.А., Шаталина Ж.М., Бедулина Д.С., Протопопова М.В., Грабельных О.И., Побежимова Т.П., Колесниченко А.в

Журнал: Журнал стресс-физиологии и биохимии @jspb

Рубрика: Original article

Статья в выпуске: 1 т.2, 2006 года.

Бесплатный доступ

В работе представлены материалы оценки влияния различных стрессовых факторов на характер синтеза и активность ряда стрессовых белков у байкальских и палеарктических видов амфипод (Amphipoda, Crustacea). Использовали следующие виды: три эндемичных вида из озера Байкал - Eulimnogammarus cyaneus (Dyb.), E. verrucosus (Gerstf.), E. vittatus (Dyb.), которые сравнивались с палеарктическими видами Gammarus lacustris Sars., G. tigrinus (Sexton), Chaetogammarus ischnus (Stebbins). Исследовали влияние температурного, окислительного и токсического факторов на характер синтеза БТШ70 и нмБТШ, а так же на уровень активности пероксидазы. Показано, что нмБТШ принимают участие в системе защиты при температурном и токсическом стрессах у всех изученных видов амфипод. БТШ70 участвует в механизмах защиты от окислительного стресса у палеарктических видов амфипод G. tigrinus и C. ischnus. У байкальского E. cyaneus не отмечена индукция синтеза БТШ70 при воздействии окислительного стресса, а так же при повышении температуры. Воздействие токсического и температурного стрессов у всех видов амфипод снижало активность пероксидазы. При окислительном стрессе происходила активация пероксидазы у палеарктических видов и снижение активности фермента у байкальских видов.

Еще

Байкал, белки теплового шока, пероксидаза, амфиподы, стресс-адаптация

Короткий адрес: https://sciup.org/14323452

IDR: 14323452

Список литературы Стрессовые белки в механизмах стресс-адаптации байкальских амфипод, сопоставление с палеарктическими видами

  • Зайцев В.Г., Закревский В.И. (1998) Методологические аспекты исследований свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма. //Вестник Волгоградской медицинской академии, Вып. 4, 49-53.
  • Имашева А.Г. (1999) Стрессовые условия среды и генетическая изменчивость в популяциях животных. Генетика, 35, № 4, С.421-431.
  • Колесниченко А.В., Войников В.К. (2003) Белки низкотемпературного стресса растений. Иркутск: Арт-Пресс, 196.
  • Кожов М.М. (1962) Биология озера Байкал. М. Изд-во АН СССР, 315 с.
  • Коряков Е.А. (1959) Об одной из причин несмешиваемости байкальской фауны в связи с вопросом её реконструкции. Биологич. основы рыбного хозяйства, Томск, 67-80.
  • Мазепова Г.Ф. (1990) Остракоды озера Байкал. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 472.
  • Озернюк Н.Д. (1992) Механизмы адаптации. М.: Наука, 272.
  • Панасенко О.О., Ким М.В., Гусев Н.Б. (2003) Структура и свойства малых белков теплового шока. Успехи биол. химии, 43, 59-98.
  • Савич И.М. (1989) Пероксидазы -стрессовые белки растений. Успехи современной биологии, 107, вып. 3, 406 -417.
  • Тимофеев М.А. (2000) Сравнительная оценка отношения байкальских гаммарид и голарктического Gammarus lacustris Sars к абиотическим факторам. Дис.... канд. биол. наук, Иркутск, 140.
  • Тимофеев М.А., Пфлюгмахер Ш, Виганд К. (2002) Индукция синтеза стрессовых белков и повышение активности пероксидазы у пресноводных амфипод в растворахгуминовыхвеществ. Экологические, физиологические и паразитологическиеисследования пресноводных амфипод. Сборник научн. Трудов, Иркутск, Иркут. Ун-т, 7-15.
  • Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В., Побежимова Т.П., Грабельных О.И. (2003 а) Оксидативное влияние растворов гуминовых веществ на европейских и байкальских амфипод; эволюционный взгляд на причины резистентных различий. Сибирский экологический.журнал, № 5, 569-574.
  • Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В., Побежимова Т.П., Грабельных О.И. (2003 Ь) Стрессовые белки в системе адаптации к неблагоприятным факторам среды у пресноводных амфипод. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН, 7, 149-152.
  • Тимофеев М.А. (2003) О возможности применения результатов биохимических исследований в изучении механизмов «несмешиваемости». Бюллетень ВСНЦ СО РАМН, 7, 146-149.
  • Тимофеев М.А. (2004) Экспериментальная оценка роли абиотических факторов в ограничении распространения эндемиков за пределы озера Байкал на примере амфипод. Сибирский экологический журнал, №1, 41-50.
  • Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В., Бедулина Д.С. (2005а) Индукция синтеза нмБТШ у амфипод при абиотических стрессовых воздействиях. Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных: материалы Междунар. научн. конф., Саранск: изд-во Мордов. Ун-та, 240-241.
  • Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Бедулина Д.С, Колесниченко А.В. (2005b) Оценка токсичности хлорида кадмия для байкальских эндемичных амфипод Eulimnogammarus verrucosus и Е. cyaneus методами биохимического анализа. Четвертая Верещагинская байкальская конференция: Тезисы докладов и стендовых сообщений (Иркутск, 26 сентября-1 октября, 2005 г.), Иркутск: Изд-во института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 187.
  • Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В. (2005с) Влияние абиотических стрессовых факторов на содержание, синтез и активность ряда стрессовых белков у байкальских и палеарктических амфипод.//Четвертая Верещагинская байкальская конференция: Тезисы докладов и стендовых сообщений (Иркутск, 26 сентября-1 октября, 2005 г.), Иркутск: Изд-во института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 188.
  • Тимофеев М.А. (2006а) Особенности механизмов активации АОС у пресноводных амфипод:I. Палеарктический Gammarus lacustris Sars (Amphipoda,Crustacea).Сибирский экологический журнал, (в печати).
  • Тимофеев М.А. (2006b) Особенности механизмов активации АОС у пресноводных амфипод: II.Байкальскийлиторальный Eulimnogammaruscyaneus(Dyb.) (Amphipoda, Crustacea). Сибирский экологический журнал, (в печати).
  • Тимофеев М.А., Шатилина Ж.М., Колесниченко А.В. (2006) Токсичность солей кадмия для байкальских эндемичных амфипод, некоторые биохимические последствия. Сибирский экологический журнал, (в печати).
  • Хочачка П., Сомеро Дж. (1988) Биохимическая адаптация. М.: Мир, 567.
  • Шатилина Ж.М., Тимофеев М.А. (2004) Индукция синтеза стрессовых белков семейства α-кристаллинов у амфипод, подвергнутых стрессовым воздействиям. Вестник Иркутского университета. Специальный выпуск. Материалы ежегодной научно-теоретической конференции молодых ученых, Иркутск: Иркут. ун.-т, 22-23.
  • Шатилина Ж.М. Влияние абиотических стрессовых факторов на содержание, синтез и активность ряда стрессовых белков у байкальских и палеарктических амфипод. Дис. … канд. биол. наук. Иркутск, 2005, 147.
  • Almedia J.A., Diniz Y.S., Marques S.F.G., Faine L.A., Ribas B.O., Burneiko R.C., Novelli E.L.B. (2002) The use of the oxidative stress responses as biomarkers in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) exposed to in vivo cadmium contamination. Environment International, 27, №7, 673-679.
  • Anderson J. A. (2002) Catalase activity, hydrogen peroxide content and thermotolerance of pepper leaves. Scientia Horticulturae, 95, 277-284.
  • Baldrian P., Gabiel J., Nerud F. (1996) Effect of cadmium on the ligninolytic activity of Stereum hirsutum and Phanerochaete chrysosporium. Folia Microbiologia, 41, 4, 363-367.
  • Bosch T.C.G., Krylow S.M., Bode H.R. (1988) Thermotolerance and synthesis of heat shock proteins: these responses are present in Hydra attenuata but absent in Hydra oligactis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 85, 7927-7935.
  • Brauer R.W., Jordan M.R., Roer R.D., Williams E.E., Bekman M.Y., Galazii G.I., Sidelyova V.G. (1984) Pressure effect on thermal preference behavior in gammarid amphipods from 600-1000 m in Lake Baikal. J. Therm. Biol., 3, 205-215.
  • Brennecke T., Gellner K., Bosch T. C. G. (1998) The lack of a stress response in Hydra oligactis is due to reduced hsp70 mRNA stability. Eur. J. Biochem. 255, 703-709.
  • Converso D.A., Fernandez M.E., Tomaro M.L. (2000) Cadmium inhibition of a structural wheat peroxidase. J. of Enzyme Inhibition, 15, 2, 171-183.
  • Cooper J. (1989) Sunlight induced photochemistry of humic substances in natural waters: Major reactive species. Aquatic humic substances: Influence on fate and treatment of pollutants. Adv. Chem. Ser., 219, 332-362.
  • Derham B.K., Harding J.J. (1999) Alpha crystalline as a molecular chaperone. Prog. Retin. Eye Res., 4, 463-509.
  • Drotar A., Phelps P., Fall R. (1985) Evidence for glutathione peroxidase activities in cultured plant cells. Plant Sci., 42, 35-40.
  • Feder M.E., Blair N., Figueras H. (1997) Natural thermal stress and heat-shock protein expression in Drosophila larvae and pupae. Funct. Ecol., 11, 90-100.
  • Feder M., Hofmann G. (1999) Heat-shock proteins, molecular chaperones and the stress response: Evolutionary and ecological physiology. Annu. Rev. Physiol., 61, 243-82.
  • Felton G.W., Summers C.B. (1995) Antioxidant systems in insects. Arch. Insect Biochem. Physiol., 29, 187-197.
  • Fridovich I. (1998) Oxygen toxicity: a radical explanation. The Journal of Experimental biology, № 201, 1203-1209.
  • Geret F., Serafim A., Bebianno M.J. (2003) Antioxidantenzymeactivities, metallothioneins and lipid peroxidation as biomarkers in Ruditapes decussates. Ecotoxicol., 12, 417-426.
  • Gething M.J., Sambrook J. (1992) Protein folding in the cell. Nature, 355, 33-46.
  • Hartl F.U. (1996) Molecular chaperones in cellular protein folding. Nature, 381, 571-579.
  • Hofmann G.E., Buckley B.A., Airaksinen S., Keen J.,Somero G.N. (2000) Heat-shock protein expressions is absent in the Antarctic fish Trematomusbernacchii(Family Nototheniidae). The J. of experimental Biol., 203, 2331-2339.
  • Hoffmann A.A., Sorensen J.G., Loeschcke V. (2003) Adaptation of Drosophila to temperature extremes: bringing together quantitative and molecular approaches. J. of Thermal Biol., 28, 175-216.
  • Hough A.R., Naylor E. (1992) Biological and physical aspects of migration in the estuarine amphipod Gammarus zaddachi. Marine-Biology, 112, 3, 437-443.
  • Howbrook D.N., Lynch J.M., Bainton N.J. (2001) An oxidative stress-responsive biosensor: responses to hydrogen peroxide generated by an extracellular enzyme. Enzyme and Microbial Technology, 29, 521-526
  • Ito H., Inaguma Y., Kato K. (2003) Small heat shock proteins participate in the regulation of cellular aggregates of misfolded protein. Nippon Yakurigaku Zasshi, 121, 27-32. Kozhova, O.M., Izmest'eva L.R. (1998) Lake Baikal. Evolution and Biodiversity, 447.
  • Liang J., Tian-Xiao S., Akhtar J. (2000) Heat-induced conformational change of human lens recombinant α A-and α B-crystallins. Molecular vision, 6, 10-14.
  • Lindquist S., Craig E.A. (1988) The heat shock proteins. Annu. Rev. Genet., 22, 631-677.
  • Lindstrom M. (1994) Factors affecting the horizontal migration of the bentic amphipod Monoporeia affinis. Abstr. Pap. Orient and Migrat. Sea.; Synp., Plymonth, 18-21 Apr., 1994. J. Mar. Biol. UK. 3, 715.
  • Memisogullari R., Taysi S., Bakan E. (2003) Antioxidant status and lipid peroxidation in type II diabetes mellitus. Cell Biochem. Fund, 21,291-296.
  • Momot W.T., Gowing H. (1972) Differential seasonal migration of the crayfish Orconectes virilis in marl lakes. Ecology, 53, 479-483.
  • Overlgonne J., Koninkx G., Pusztai A., Bardocz S., Kok W., Ewen В., Hendriks M, E van Dijk J. (2000)Decreased levels of heat shock proteins in gut epithelial cells after exposure to plant lectins. Gut, 46, 679-687.
  • Polla B.S., Katengwa S., Francois D. (1996) Mitochondria are selective targets for the protective effects of heat shock against oxidative injury. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 50, 1031-1038.
  • Pflugmacher S., Steinberg C.E.W. (1997) Activity of phase I and phase II detoxication enzymes in aquatic macrophytes. J. Appl. Botany, 71, 144-146.
  • Pflugmacher S., Spangenberg M., Steinberg C.E.W. (1999) Dissolved organic matter (DOM) and effect of the aquatic macrophytes Ceratophyllum demersum in relation to photosynthesis, pigment pattern and activity of detoxication enzymes. J. Appl. Botany, 12, 184-190.
  • Pflugmacher S., Tidwell L.F., Steinberg C.E.W. (2001)Dissolved humic substance can directly affect freshwater organisms. Acta Hydrochem. Hydrobiol., 29, 34-40.
  • Sandalio 1.М., Dalurzo H.C., Gomez M., Romero-Puertas M.C., Del Rio L.A. (200Cadmium-induced changes in the grouth and oxidative metabolism of pea plants. J. of Exp. Botany, 55,2115-2126.
  • Sanders B.M. (1993) Stress proteins in aquatic organisms: an environmental perspective. Critical reviews in Toxicology, 23, №1, 49-75.
  • Sorensen J.G., Dahlgaard J., Loeschcke V. (2001) Genetic variation in thermal tolerance among natural populations of Drosophila buzzatii: down regulation of hsp70 expression and variation in heat stress resistance traits. Functional ecology, 15, 289-296.
  • Steinberg С. (2003) Ecology of humic substances in freshwaters. Springer-Verlag, 430.
  • Takhteev V.V. (1997) The gammarid genus Plesiogammaras Stebbing, 1899, in Lake Baikal, Siberia (Crustacea Amphipoda Gammaridea). Arthropoda Selecta, 6, №1-2, 31-54.
  • Timofeyev M.A., Shatilina J.M., Stom D.I. (2001) Attitude to temperature factor of some endemic amphipods from Lake Baikal and Holarctic Gammarus lacustris Sars, 1863: A comparative experimental study. Arthropoda selecta, №2, 110-117.
  • Timofeyev M.A., Wiegand C., Burnison В.К., Shatilina Z.M., Pflugmacher S., Steinberg С.E.W. (2004) Impact of natural organic matter (NOM) on freshwater amphipods. Science of The Total Environment, 319 №1-3, 115-121.
  • Timofeyev M. (2006) Antioxidant enzyme activity in endemic Baikalean versus Palaearctic amphipods: Tagma-and size-related changes. Comparative biochemistry and physiology B: Biochemistry and Molecular Biology, 2, (in press)
  • Timofeyev M., Shatilina Z., Kolesnichenko A., Kolesnichenko V., Bedulina D., Steinberg С. (2006a) Natural organic matter (NOM) promotes oxidative stress in freshwater amphipods Gammarus lacustris Sars and G. tigrinus (Sexton). Science of The Total Environment, (in press).
  • Timofeyev M., Shatilina Z., Kolesnichenko A., Kolesnichenko V., Pflugmacher S., Steinberg С (2006b) Specific antioxidants reaction to oxidative stress promoted by natural organic matter (NOM) in two endemic amphipod species from Lake Baikal. Environmental Toxicology, 21, 2, (in press).
  • Tsugawa K. (1976) Direct adaptation of cells to temperature: similar changes of LDH isozyme patterns by in vitro and in situ adaptation in Xenopus laevis. Сотр. Biochem. and Physiol., 55, №2, 259-263.
  • Werner I., Nagel R. (1997) Stress proteins HSP60 and HSP70 in three species of amphipods exposed to cadmium, diazinon, dieldrin and fluoranthene. Environmental Toxicology and Chemistry, 16, №11, 2393-2403.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp