BioScience Blog – Научный Биологический блог

Быстрое и транзиторное увеличение содержания этилена – один из самых ранних ответов клетки на обучение УФ-В. Ранее было установлено, что рост продукции этилена не зависит от функциональной активности компонентов пути передачи этиленового сигнала. Это позволило сформулировать гипотезу о том, что в растениях пути передачи сигналов этилена и УФ-В могут иметь общий сигнальный компонент. В качестве объекта исследования использованы растения A. thalianaдикого типа (экотип Col-0), a также этилен-нечувствительных мутантов etrl-1 и ctrl-1. Мы предположили, что одной из наиболее ранних точек взаимодействия между сигналами этилена и УФ-В могут быть протеинкиназы и, в частности, МАП-киназы. При низких и средних дозах УФ-В фосфорилирование МВР – основного субстрата МАП-киназ invitro- снижалось у растений дикого типа, тогда как у этилен-нечувствительных мутантов фосфорилирование МВР усиливалось в зависимости от дозы УФ-В. Определение мол. массы белка, фосфорилирующего МВР, было проведено при помощи фосфорилирования МВР insitu(в геле). Установлено, что МВР-фосфорилирующая активность ассоциирована с полипептидом 45±2 кДа. У Arabidopsisтакой мол. массе соответствует МАП-киназы AtMPK6 и AtMPK3. Величина мол. массы предполагаемой УФ-В-регулируемой МАП-киназы сходна с мол. массами LeMPKl/2/З, которые в культивируемых клетках томатов активируются УФ-В. Чтобы выяснить, сколько индивидуальных ферментов способно фосфорилировать МВР invitro, мы провели реакцию фосфорилирования в геле, но после разделения белков при помощи 2-DE. При помощи Progenesis удалось идентифицировать у дикого типа по крайней мере 13 полипептидов, фосфорилирующих МВР, находящихся в диапазоне pi 5,3-5,7 и мол. масс 40-60 кДа. Такое количество полипептидов не противоречит результатам об экспрессии генов МАП-киназ в листьях Arabidopsis. Чтобы «исключить» те МАП-киназы, активность которых регулируется этиленом, мы провели insituанализ МАП-киназной активности белков, выделенных из листьев растений Arabidopsis, обработанных invivoэтиленом. Обнаружено, что обработка этиленом вызывала активацию МАП-киназы с pi 4,2 и мол.массой 47+2 кДа. Используя в качестве критериев поиска близость величин pi и мол. массы, наличие у белков предполагаемых сайтов фосфорилирования, а также анализ экспрессии генов, регулируемых УФ-В, в доступных базах данных выбраны возможные «кандидаты», которые могли соответствовать анализируемым пятнам на гелях. Совокупность полученных данных позволяет предположить, что УФ-В сигнал низкой и/или средней интенсивности воспринимается пока неидентифицированным рецептором УФ-В. После восприятия УФ-В сигнала может включаться МАП-киназный каскад с AtMPK3/6. В результате работы AtMPK6 может увеличиваться фосфорилирование и активность АЦК-синтазы 6, что приводит к росту продукции этилена. Образующийся этилен включает МАП-киназный каскад с этилен-активируемой МАП-киназой. Если в УФ-В-зависимом МАП-киназном каскаде работает AtMPK3, то активируются фосфолипазы, в результате чего растет содержание фосфатидной кислоты, которая, вероятно, может инактивировать путь передачи этиленового сигнала с функционирующей этилен-активируемой МАП-киназой. Чтобы сделать выбор между двумя названными МАП-киназами, необходимы дополнительные генетические исследования, проводимые в нашей лаборатории.