Влияние перекиси водорода на содержание запретов Phb3 и Phb4 в листьях Arabidopsis thaliana
Автор: Коротаева Н.Е., Боровский Г.Б.
Журнал: Журнал стресс-физиологии и биохимии @jspb
Статья в выпуске: 3 т.15, 2019 года.
Бесплатный доступ
Согласно современным представлениям, митохондрии растений регулируют экспрессию ядерных генов и сигнальных органелл, действующих на акты, обеспечивая устойчивость растений к внешним стрессорам. Высококонсервативные мембранные белки запрещают (Phb), ответственные за мембрано-пептидные взаимодействия в органеллах животных, растений и микроорганизмов, накапливаются в митохондриях и модулируют состояние их мембран, участвуя в регуляции митохондриально-опосредованной передачи сигналов. Настройка содержания Phb плохо изучена на сегодняшний день. Большинство биотических и абиотических стрессов связаны с продукцией активных форм кислорода (АФК), которые могут играть как сигнальную роль, так и наносить ущерб. Перекись водорода является одной из форм АФК. Целью данного исследования было изучение влияния различных доз перекиси водорода на содержание Phb3 и Phb4 в растениях Arabidopsis. В листьях Arabidopsis thaliana тепловой шок (HS, 42 ° C, 3 ч) вызывал увеличение содержания Phba через 24 ч после прекращения воздействия и увеличение содержания супероксидного радикала сразу после HS. Таким образом, увеличение содержания Phb и ROS в результате ГС происходит одновременно. Далее мы исследовали влияние окислительного стресса на содержание Phb. Сначала было показано, что H2O2 снижает содержание Phb дозозависимым образом в начальные часы действия (использовалось от 2 до 40 мМ H2O2 в течение 1-2 часов). При продолжении воздействия до 24 ч содержание Phb возвращается к контрольному значению. При этом подавляющий эффект демонстрируется не стрессовыми дозами H2O2 (от 2 до 10 мМ). Стрессовая доза H2O2 (40 мМ в сутки) не влияет на содержание Phb, но вызывает увеличение содержания Hsp 17,7 и увядание листьев, что указывает на напряженное состояние растений. Полученные результаты говорят в пользу того, что на уровне белка увеличение содержания Phb3 и Phb4 не активируется ROS-опосредованной системой даже во время развития окислительного стресса.
Короткий адрес: https://sciup.org/143168581
IDR: 143168581
Список литературы Влияние перекиси водорода на содержание запретов Phb3 и Phb4 в листьях Arabidopsis thaliana
- Ahn C.S., Lee J.H., Reum Hwang A., Kim W.T., Pai H.S. (2006) Prohibitin is involved in mitochondrial biogenesis in plants. Plant J., 46, 658-667
- Artal-Sanz M., Tavernarakis N. (2009) Prohibitin and mitochondrial biology. Trends Endocrinol. Metab., 20, 394-401
- AtGenExpress Visualization Tool (AVT), http://jsp.weigelworld.org/expviz/expviz.jsp
- Balk J., Leaver C.J., McCabe P.F. (1999) Translocation of cytochrome c from the mitochondria to the cytosol occurs during heat-induced programmed cell death in cucumber plants. FEBS Lett., 463, 151-154
- Bhattachrjee S. (2005) Reactive oxygen species and oxidative burst: roles in stress, senescence and signal transduction in plant. Curr. Sci., 89, 1113-1121
- Bright J., Desikan R., Hancock J.T., Weir I.S., Neill S.J. (2006) ABA-induced NO generation and stomatal closure in Arabidopsis are dependent on H2O2 synthesis. The Plant J., 45, 113-122
- Carter C., Pan S., Zouhar J., Avila E.L., Girke T., Raikhel N.V. (2004) The vegetative vacuole proteome of Arabidopsis thaliana reveals predicted and unexpected proteins. Plant Cell., 16, 3285-3303
- Desikan R., Reynolds A., Hancock J.T., Neill S.J. (1998) Harpin and hydrogen peroxide both initiate programmed cell death but have differential effects on defence gene expression in Arabidopsis suspension cultures. Biochem. J., 330, 115-120
- Foreman J., Demidchik V., Bothwell J.H., Mylona P., Miedema H., Torres M.A., Linstead P., Costa S., Brownlee C., Jones J.D., Davies J.M., Dolan L. (2003) Reactive oxygen species produced by NADPH oxidase regulate plant cell growth. Nature, 422, 442-446
- Gehl B., Sweetlove L.J. (2014) Mitochondrial Band-7 family proteins: scaffolds for respiratory chain assembly? Front. Plant Sci., 5, 141-147
- Gill S.S., Tuteja N. (2010) Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol Biochem., 48, 909-30
- Hou Q.Z., Wang Y.P., Liang J.Y., Jia L.Y., Feng H.Q., Wen J., Ehmet N., Bai J.Y. (2018) H2O2-induced acclimation of photosystem II to excess light is mediated by alternative respiratory pathway and salicylic acid. Photosynthetica, 56, 1154-1160
- Houot V., Etienne P., Petitot A.-S., Barbier S., Blein J.-P. (2001) Hydrogen peroxide induces programmed cell death features in cultured tobacco BY-2 cells in a dose-dependent manner. J. Exp. Bot., 52, 1721-1730
- Kotchoni S.O., Kuhns C., Ditzer A., Kirch H.-H., Bartels D. (2006) Over-expression of different aldehyde dehydrogenase genes in Arabidopsis thaliana confers tolerance to abiotic stress and protects plants against lipid peroxidation and oxidative stress. Plant, Cell and Environ., 29, 1033-1048
- Marmagne A., Rouet M.A., Ferro M., Rolland N., Alcon C., Joyard J., Garin J., Barbier-Brygoo H., Ephritikhine G. (2004) Identification of new intrinsic proteins in Arabidopsis plasma membrane proteome. Mol. Cell Proteomics, 3, 675-691
- Meyer E.H., Tomaz T., Carroll A.J., Estavillo G., Delannoy E., Tanz S.K., Small I.D., Pogson B.J., Millar A.H. (2009) Remodeled respiration in ndufs4 with low phosphorylation efficiency suppresses Arabidopsis germination and growth and alters control of metabolism at night. Plant Physiol., 151, 603-619
- Mittler R., Vanderauwera S., Gollery M., Van Breusegem F. (2004) Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci., 9, 490-498
- Mittler R., Vanderauwera S., Suzuki N., Miller G., Tognetti V.B., Vandepoele K., Gollery M., Shulaev V., Van Breusegem F. (2011) ROS signaling: the new wave? Trends Plant Sci., 16, 300-309
- Myouga F., Hosoda C., Umezawa T., Iizumi H., Kuromori T., Motohashi R., Shono Y., Nagata N., Ikeuchi M., Shinozaki K. (2008) A heterocomplex of iron superoxide dismutases defends chloroplast nucleoids against oxidative stress and is essential for chloroplast development in Arabidopsis. Plant Cell, 20, 3148-3162
- Nadimpalli R., Yalpani N., Johal G.S., Simmons C.R. (2000) Prohibitins, stomatins, and plant disease response genes compose a protein superfamily that controls cell proliferation, ion channel regulation, and death. J. Biol. Chem., 275, 29579-29586
- Peng C.L., Ou Z.Y., Liu N., Lin G.Z. (2005) Response to high temperature in flag leaves of super high-yielding rice Pei'ai 64S/E32 and Liangyoupeijiu. Rice Sci. 12, 179-186
- Piechota J., Kolodziejczak M., Juszczak I., Sakamoto W., Janska H. (2010) Identification and characterization of high molecular weight complexes formed by matrix AAA proteases and prohibitins in mitochondria of Arabidopsis thaliana. J. Biol. Chem., 285, 12512-12521
- Pucciariello C., Banti V., Perata P. (2012) ROS signaling as common element in low oxygen and heat stresses. Plant Physiol. and Biochem., 59, 3-10
- Rao M.V., Lee H., Creelman R.A., Mullet J.E., Davis K.R. (2000) Jasmonic acid signaling modulates ozone-induced hypersensitive cell death. The Plant Cell, 12, 1633-1646
- Quan L.-J., Zhang B., Shi W.-W., Li H.-Y. (2008) Hydrogen peroxide in plants: a versatile molecule of the reactive oxygen species network, J. Integrat. Plant Biol., 50, 2-18
- Sieger S.M., Kristensen B.K., Robson C.A., Amirsadeghi S., Eng E.W., Abdel-Mesih A., Møller I.M., Vanlerberghe G.C. (2005) The role of alternative oxidase in modulating carbon use efficiency and growth during macronutrient stress in tobacco cells. J. Exp. Bot., 56, 1499-1515
- Snedden W.A., Fromm H. (1997) Characterization of the plant homologue of prohibitin, a gene associated with antiproliferative activity in mammalian cells. Plant Mol. Biol., 33, 753-756
- Sweetlove L.J., Heazlewood J.L., Herald V., Holtzapffel R., Day D.A., Leaver C.J., Milla A.H. (2002) The impact of oxidative stress on Arabidopsis mitochondria. The Plant J., 32, 891-904
- Takahashi A., Kawasaki T., Wong H.L., Suharsono U., Hirano H., Shimamoto K. (2003) Hyperphosphorylation of a mitochondrial protein, prohibitin, is induced by calyculin A in a rice lesion-mimic mutant cdr1. Plant Physiol., 132, 1861-1869
- Van Aken O., Pecenková T., van de Cotte B., De Rycke R., Eeckhout D., Fromm H., De Jaeger G., Witters E., Beemster G.T., Inzé D., Van Breusegem F. (2007) Mitochondrial type-I prohibitins of Arabidopsis thaliana are required for supporting proficient meristem development. Plant J., 52, 850-864
- Van Aken O., Whelan J., Van Breusegem F. (2010) Prohibitins: mitochondrial partners in development and stress response. Trends Plant Sci., 15, 275-282
- Vandenabeele S. Van Der Kelen K., Dat J., Gadjev I., Boonefaes T., Morsa S., Rottiers P., Slooten L., Van Montagu M., Zabeau M., Inzé D., Van Breusegem F. (2003) A comprehensive analysis of hydrogen peroxide-induced gene expression in tobacco. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 100, 16113-16118
