نظام إشارات الميتوكوندريا في الخلايا النباتية تحت ضغط درجة الحرارة

واحدة من المشاكل المركزية لعلم الأحياء النباتية الحديثة هي دراسة آليات التحديد الجيني لمقاومة النبات للعوامل البيئية الضارة، من بينها
تلعب درجة الحرارة دورا خاصا. في الواقع ، التغييرات في الظروف الخارجية ، بما في ذلك التأثير
من عوامل درجة الحرارة المجهدة ، والسبب
تغييرات كبيرة في عملية التمثيل الغذائي للخلايا النباتية. في الوقت نفسه ، يتم تنفيذ برنامج للتعبير الجيني الانتقائي و
يتم تنفيذ آليات التحديد الجيني لمقاومة النبات للإجهاد.
يتم تنفيذ هذا البرنامج في نظام الخلية بأكمله ويتضمن العديد
المراحل: استقبال إشارة حول عمل عامل الإجهاد ، ونقل الإشارة إلى الخلية و
في الجينوم ، والتغيرات في التعبير عن عدد من الجينات,
تخليق البروتينات (بروتينات الإجهاد) مع وظائف محددة ، وعمل هذه
البروتينات ، والتغيرات في استقلاب الخلية. تستمر هذه المراحل في حفلة موسيقية ، أي هناك
هو التكامل داخل الخلايا تهدف إلى
تشكيل مقاومة الخلية للإجهاد.
كل هذه المراحل كبيرة
الفائدة ، ولكن في هذه الورقة سوف نتحدث فقط عن
حول تفاعل المعلومات وأنظمة الطاقة لخلية تحت الضغط: على التعبير عن بروتينات الإجهاد ، على وظائفها ، على
العلاقات بين الميتوكوندريا النووية
خلال تنظيم الأكسدة من الجينات
التعبير أثناء الإجهاد في درجات الحرارة المنخفضة.
المواد والأساليب
الشتلات والنباتات البالغة من القمح الشتوي (تريتيكوم إيستيفوم ل.) والجاودار (سيكال سيريل ل.) والذرة (
زيا ميس ل.) ، الخميرة (خميرة الخميرة),
تعليق وثقافة الكالس لخلايا الأرابيدوبسيس
(أرابيدوبسيس ثاليانا) استخدمت في العمل. معالجة درجة حرارة المواد المستخدمة في العمل
تم تنفيذ المادة كما هو موضح سابقا [6 ؛ 7;
10; 11; 12]. تم إجراء جميع المعالجة الحرارية للمواد النباتية في ظل ظروف مناخية خاضعة للرقابة في الغرف المناخية للفيتوترون. سابقا
تم استخدام التقنيات الموصوفة من أجل: عزل الميتوكوندريا [1] ، لتحليل الأحماض الدهنية الحرة [12] ، لعزل ودراسة التركيبة
من بروتينات الإجهاد [8 ؛ 9].
النتائج والمناقشة
وقد تبين سابقا أنه مع
تقلبات درجات الحرارة ، تحدث تغييرات قوية في
نشاط الطاقة من الميتوكوندريا وهذه
يتم تحديد التغييرات وراثيا [2].
تؤدي تقلبات درجات الحرارة إلى تغيرات في تكوين دهون أغشية الميتوكوندريا وفي كمية ودرجة التشبع
من الأحماض الدهنية الحرة [12]. ربما ، هذه
يمكن اعتبار الأحداث كإشارة حول
تأثير الإجهاد. تؤدي زيادة كمية الأحماض الدهنية الحرة إلى تغيير
غشاء. تم تحديد آلية عمل فك الارتباط للأحماض الدهنية الحرة [5] وتم تحديد دور بروتين الفصل PUMP ومضاد ADP/ATP في هذه العملية. تنسيق عمل مجمعات السلسلة التنفسية والأنظمة المنفصلة
الفسفرة التأكسدية [9].
في حالة انخفاض حرارة الجسم، تبدأ البروتينات المنفصلة الكلاسيكية والأحماض الدهنية الحرة والمسام غير النوعي في العمل. كل هذا
يؤدي إلى انخفاض في اقتران الفسفرة التأكسدية، إلى انخفاض
مستوى أنواع الأكسجين الحرة والتوليد الحراري المحلي في الخلايا [5]. أظهرت ذلك
التوليد الحراري، كآلية دفاع ضد الإجهاد الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة، منتشر على نطاق واسع في
المملكة النباتية وهي إحدى طرق حماية النباتات التي لا تتكيف معها
درجة حرارة منخفضة، من التلف.
أثناء تقلبات درجات الحرارة، إلى جانب التغيرات في نشاط الميتوكوندريا، يحدث تخليق بروتينات الإجهاد. على سبيل المثال، عندما يتم تبريد النباتات، يتم تصنيع العديد من بروتينات الإجهاد.في حالة الأكسدة والاختزال للميتوكوندريا الداخلية

يظهر التعبير التفاضلي
جينات التوتر. وقد وجد أن التعبير
من هذه الجينات يعتمد على نوع التوتر. في نفس الوقت
الوقت هناك الجينات التي يتم التعبير عنها
تحت أي ضغط [3] .
اتضح أن الميتوكوندريا تأخذ
المشاركة في تنظيم نشاط عدد من جينات الإجهاد. على سبيل المثال، يتم تعيين التبعية
التعبير عن جينات بروتين الإجهاد من حالة الأكسدة والاختزال في سلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا
خميرة. وقد ثبت أنه أثناء الصدمة الحرارية
هناك فرط الاستقطاب في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا، وتحفيز التعبير الجيني لبروتينات الصدمة الحرارية وزيادة
مقاومة الخلايا لارتفاع الحرارة.
القضاء على فرط الاستقطاب الغشائي مع
يؤدي استخدام أدوات فصل الفسفرة التأكسدية أو البروتونوفور إلى
توقف التعبير الجيني HSP 104 وفقدان مقاومة الخلايا لدرجة الحرارة [10]. ولذلك، فإن حالة الأكسدة والاختزال
ينظم غشاء الميتوكوندريا الداخلي التعبير عن جينات البروتينات الحرارية
صدمة ويحدد مستوى التسامح الحراري للخلايا

باستخدام الخلايا المعلقة و
زراعة الأنسجة لخطوط الأرابيدوبسيس المعدلة وراثيا مع تسلسلات حسية ومعادية لجين بروتين الإجهاد HSP 101
(يظهر التناظرية النباتية لبروتين HSP 104).
الاعتماد على المقاومة الحرارية للخضروات
الخلايا من تخليق هذا البروتين [11]. وهكذا، مع تقلبات درجات الحرارة في الخلايا
في النباتات، يعمل نظام الإشارات المرتبط بالميتوكوندريا (الشكل 3). يستشعر هذا النظام بداية الإجهاد الحراري، ويرسل إشارة عنه إلى الجينوم، و
يغير التعبير عن الجينات المقابلة ،
السيطرة على تخليق بروتينات الإجهاد.