WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

«РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА БАКТЕРИИ AZOSPIRILLUM BRASILENSE SP245: ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОГО ОБМЕНА И ВЛИЯНИЕ ЛЕКТИНА ПШЕНИЦЫ (АГГЛЮТИНИНА ЗАРОДЫШЕЙ ПШЕНИЦЫ) ...»

-- [ Страница 1 ] --

Н а п р а ва х р у к о п и с и

АНТОНЮК

Людмила Петровна

РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА БАКТЕРИИ AZOSPIRILLUM

BRASILENSE SP245: ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОГО ОБМЕНА

И ВЛИЯНИЕ ЛЕКТИНА ПШЕНИЦЫ (АГГЛЮТИНИНА

ЗАРОДЫШЕЙ ПШЕНИЦЫ)

03.00.04 – биохимия Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва 2002 2 Р а б о т а в ы п о л н е н а в л а б о р а т о р ии б ио х им ии И н с т и т ут а б ио х им ии и ф из ио л о гии р а с т е н и й и м ик р о о р га низ м о в Р А Н, г. С а р а т о в Н а уч н ы й к о н с у л ь т а н т : д о к т о р б ио л о гич е с к их наук, з а с л. д е я т е л ь н а у к и Р Ф п р о ф е с с о р В. В. И гн а т о в Официальные оппоненты: д о к т о р б ио л о гич е с к их наук п р о ф е с с о р М. М. У м а р о в д о к т о р б ио л о гич е с к их наук профессор Т.Г. Корженевская д о к т о р б ио л о гич е с к их наук п р о ф е с с о р Д. Н. О с т р о в с к ий В е д у щ а я о р га н и з а ц и я :

В с е р о с с и й с к и й и н с т и т у т с е л ь с к о х о з я йс т в е нно й м ик р о б ио л о гии Р А С Х Н ( г. С а н к т - П е т е р б ур г ) З а щ и т а с о с т о и т с я 2 5 а п р е л я 2 0 0 2 г. в 1 0 ч а с на з а с е д а н и и д и с с е р тацио нно го с о в е т а ( Д 0 0 2. 9 6. 2 4 7. 0 1 ) по з а щ и т е д и с с е р т а ц и й на с о и с к а н и е у ч е н о й с т е п е н и д о к т о р а наук в И н с т и т ут е б ио х им ии им. А. Н. Б а х а Р А Н ( 1 1 9 0 7 1 М о с к в а, Л е н и н с к и й пр о с пе к т 3 3, к о р п.

2).

С д и с с е р т а ц и е й м о ж н о о з на к о м ит ь с я в Б и б л и о т е к е б ио л о гич е с к о й л и т е р а т у р ы Р А Н ( 1 1 9 0 7 1 М о с к в а, Л е н и н с к и й пр о с пе к т 3 3, к о р п.

1).

А в т о р е ф е р а т р а з о с л а н “ _ _ _ _ “ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 0 0 2 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д о к т о р б ио л о гич е с к их наук Т.А. Валуева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Акту альность проблемы Около двух десятилетий тому назад родилось и в настоящее время быстро развивается новое направление современной биологии – исследование растительно-бактериальных ассоциативных симбиозов.

Развитие и применение новых методов исследования и, в частности, разработка приборной и методологической базы оценки азотфиксации (по восстановлению ацетилена) достаточно быстро привели к осознанию того, что высшие растения поддерживают на своих корнях существование целых бактериальных сообществ, которые, в свою очередь, активно фиксируют молекулярный азот атмосферы, передавая связанные его формы растению-хозяину (Vose and Ruschel, 1981; Умаров, 1986).

Как изначально, так и в настоящее время интерес к ассоциативным симбиозам остается высоким еще и в силу насущной необходимости замены в землепользовании химического минерального азота на экологически чистый биологический азот. Более внимательное исследование взаимодействия партнеров в ассоциативном симбиозе в последующие годы показало, что азотфиксация не является единственным фактором позитивного воздействия бактерий на рост и развитие растения-хозяина.

Оказалось, азоспириллы и другие ассоциативные бактерии способны продуцировать цитокинины, гиббереллины и ауксины (Steenhoudt and Vanderleyden, 2000; Tien et al., 1979; 1988; Harari et al., 1988), хорошо известные как вещества, обладающие фитогормональной активностью. К настоящему времени получены строгие доказательства того, что ИУК вносит вклад в ростстимулирующий эффект Azospirillum brasilense, наиболее изученного представителя ассоциативных бактерий (Zimmer et al., 1988; Barbieri and Galli, 1993). Эксперименты показали, что помимо двух ведущих факторов (синтеза фитогормона ИУК и вклада в азотное питание растений за счет азотфиксации), существует и ряд других аспектов позитивного воздействия микропартнера симбиоза на жизнедеятельность макропартнера (Del Gallo and Fendrik, 1994; Белорукова, 1998; Белимов и соавт., 1999).

Новый виток развития проблемы связан с осознанием того, что среди ассоциативных бактерий есть штаммы, способные колонизировать преимущественно внутренние части корня и проводящую систему растенияхозяина (Dobereiner et al., 1995). Эти бактерии получили название эндофитов. Они оказывают значительно более выраженное позитивное влияние на рост и развитие растения-хозяина по сравнению с бактериями, неспособными проникать внутрь корня (Steenhoudt and Vanderleyden, 2000; Dobereiner and Pedrosa, 1987). Среди азоспирилл, пожалуй, е д и н с т в е н н ы м штаммом, принадлежность которого к эндофитам строго доказана, является A. brasilense Sp245, природный симбионт пшеницы (Baldani et al., 1983; Assmus et al, 1995). Как показали исследования, проведенные с использованием олигонуклеотидных зондов и сканирующей конфокальной лазерной микроскопии, бактерии этого штамма способны к исключительно тесному взаимодействию с растением-хозяином: они заполняют корневые волоски (Assmus et al., 1995) и колонизируют проводящ у ю с и с т е м у корня пш еницы ( S c h l o t e r e t a l., 1 9 9 4 ; S c h l o t e r a n d H a r t m a n n 1 9 9 8 ). В а ж н о, чт о в с л у ча е A. br as ile ns e Sp245 подобная колонизация обмена в е с т е с т в е н н ы х у с л ов ия х симбиоза. Т а к, иноку ляция пш еницы работа, посвященная ГС A. brasilense (Bozouklian and Elmerich, 1986); в чт о они в ы пол ня ют информационные фу нкции в различных биологических системах (Королев, 1984; Gabius, 1995; Rudiger, 1998; Hebert, 2000). В К началу данного исследования уже было известно, что АЗП присутствует не только в зародыше, но и в корнях проростков и взрослых растений пшеницы и доступен для контакта с бактериями (Mishkind et al., 1980–1983). Кроме того, несколькими независимыми группами исследователей независимыми методами было показано, что лектин пшеницы связывается с клетками A. brasilense (Котусов с соавт., 1984; YagodaShagam et al., 1988; Del Gallo et al., 1989). В конце 80-х годов уже были опубликованы данные о способности АЗП стимулировать азотфиксацию типового штамма – A. brasilense Sp7 (Никитина и соавт., 1987). Таким образом, имеющиеся к началу данного исследования литературные данные позволяли предположить, что АЗП может наряду с другими функциями (Хайруллин, 2001) играть роль вещества-сигнала для азоспирилл. Ввиду отсутствия каких-либо сведений об обмене молекулярными сигналами в ассоциативных и эндофитных симбиозах, было заманчиво проверить влияние АЗП на разные аспекты метаболизма азоспириллы, в первую очередь – на азотный обмен.



Размышляя о регуляции метаболизма бактериальной клетки, нельзя не учитывать, что она осуществляется не только посредством присутствующих в клетке металлов, коферментов, макроэргических соединений и других внутриклеточных метаболитов, но и внешними по отношению к клетке факторами. Эту мысль в отношении энергетической стороны метаболизма В.П. Скулачев высказал еще более 30 лет тому назад, когда писал, что в регуляции биоэнергетики "участвует сложная иерархия контрольных систем клетки, а у высших организмов – и управляющие устройства надклеточного уровня" (Скулачев, 1969).

Очевидно, что в изучаемой нами системе в качестве внешних по отношению к клетке факторов могут выступать метаболиты растенияхозяина, одним из которых является лектин пшеницы.

Поиск ответа на вопрос, является ли лектин пшеницы молекулярным сигналом для азоспириллы, подстегивался также достижениями в изучении социального поведения бактерий. Уже накопился большой массив экспериментальных данных, убедительно свидетельствующих о том, что бактерии обмениваются молекулярными сигналами не только друг с другом, но и (в случае симбиоза и паразитизма) с организмом-хозяином (Дебабов, 1999; Олескин и соавт., 2000; Завильгельский и Манухов, 2001). В случае бактерий большая часть известных к настоящему времени молекулярных сигналов – вещества низкомолекулярные. Описаны и изучаются лишь единичные случаи молекулярных сигналов белковой природы (Dworkin, 1996; Kaprelyants et al., 1999; Biketov et al., 2000). В этой связи проверка предположения о том, что лектин пшеницы может играть для азоспириллы роль молекулярного сигнала, оказалась достаточно важной.

Все вышесказанное предопределило выбор подходов к изучению регуляции метаболизма эндофитной бактерии A. brasilense Sp245:

попытка приоткрыть тайны внеклеточной регуляции побудила взяться за изучение влияния лектина пшеницы на метаболизм бактерии-эндофита.

В этой части работы прослеживаются три направления:

(а) модуляция внеклеточным сигналом азотного метаболизма A.

brasilense Sp245 (азотфиксации, экскреции продукта азотфиксации, активности и синтеза ГС, биосинтеза нитрогенизы);

(в) изменение под влиянием лектина пшеницы синтеза ИУК азоспириллой (как одного из основных факторов ростстимулирующего влияния этой бактерии);

(с) изучение влияния АЗП на биосинтетические и ростовые процессы у A. brasilense Sp245.

фосфоинозитидов и у в еличение концентрации ионов кальция в фосфолипидного с о с т а в а A. br as ile ns e Sp245 ( с в е д е н и й о фосфолипидном Цель и задачи работы 6. Исследовать влияние лектина пшеницы на биосинтез белков в клетках A. brasilense Sp245. Выяснить стимулирует ли связывание АЗП с поверхностью клетки биосинтез ГС и нитрогеназы.

7. Изучить влияние лектина пшеницы на ростовые процессы в культуре A. brasilense Sp245.

8. Выяснить, влияет ли аэрация на способность A. brasilense Sp реагировать на АЗП как на экстраклеточный сигнал. Идентифицировать и охарактеризовать кристалл, образующийся в среде культивирования азоспириллы при обильной аэрации.

9. Изучить фосфолипидный состав A. brasilense Sp245; выяснить, присутствует ли фосфатидилинозитол в составе мембран азоспириллы.

Проверить, изменяется ли содержание кальция в клетках бактерии при обработке клеток лектином пшеницы.

Нау чная новизна и практическая значимость работы.

Впервые проведено комплексное исследование кинетических свойств ГС A. brasilense, ключевого фермента азотного метаболизма этой бактерии. Впервые для бактериальных ГС показано, что при смене активирующего катиона (с магния на марганец, и наоборот) меняется весь спектр каталитических свойств фермента. Впервые в исследовании глутаминсинтетаз построены трехмерные кинетические зависимости, описывающие поведение фермента, а также выведено уравнение, описывающее процесс.

Получены доказательства того, что у A. brasilense существует лишь один путь ассимиляции аммония, через глутаминсинтетазу – глутаматсинтазу, и этот путь функционирует как при избытке, так и при недостатке аммония в среде.

Впервые показано, что в симбиозе пшеницы и A. brasilense Sp один из белков растения-хозяина, лектин пшеницы, способен функционировать как экстраклеточный сигнал и оказывать существенное влияние на азотный метаболизм бактерии: увеличивать активность и биосинтез ГС, стимулировать процесс фиксации молекулярного азота, усиливать экспорт продукта азотфиксации, аммония, за пределы бактериальной клетки.

Установлено, что АЗП является фактором, усиливающим продукцию фитогормона ИУК; таким образом, впервые показано, что растение способно активно влиять на метаболизм микропартнера симбиоза.

Впервые показано, что АЗП может служить фактором роста для A.

brasilense Sp245, микропартнера эндофитных и ассоциативных симбиозов этой культуры. Установлено, что это свойство лектина проявляется в стационарной фазе роста бактерии, в то время как в экспоненциальной фазе оно выражено незначительно.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:

«2 ЗНАКИ АГНИ-ЙОГИ 3 Обычно люди совершенно не умеют пользоваться данным им Учением. Когда они слышат сведение, как бы знакомое им, они высокомерно восклицают: Опять все то же, всем известное! Они не пытаются проверить себя, насколько это знакомое было осознано и применено ими. Они не желают подумать, что полезное Учение дается не для новизны, но для сложения достойной жизни. Не сборник утопий неслыханных Учение Жизни! Существование человечества очень древне; и в течение веков всевозможные искры...»

«Люди, нефть, птицы Обзор мирового опыта спасения птиц при нефтяном загрязнении ПОДГОТОВЛЕНО В РАМКАХ ПАРТНЕРСТВА Люди, нефть, птицы Обзор мирового опыта спасения птиц при нефтяном загрязнении Авторы благодарят членов Союза охраны птиц России С. Л. Смирнову и В. В. Романова, чья преданность делу спасения птиц вдохновляла их на создание этого пособия, В. А. и Е. В Зубакиных, также оказавших большую поддержку этой работе, докт. биол. наук Ю. В. Краснова за ценные советы и рекомендации при...»

«Одобрено Утверждаю ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН для научной специальности 25.00.09 Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых (геолого-минералогические науки) Москва 2000 2 ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН для научной специальности 25.00.09 Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых (геолого-минералогические науки) Пояснительная записка. Независимо от темы кандидатской диссертации и отрасли науки, по которой будет защищаться кандидатская...»

«НОРМАТИВЫ ДОПУСТИМОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПО БАССЕЙНУ РЕКИ НЕМАН И РЕКАМ БАССЕЙНА БАЛТИЙСКОГО МОРЯ КНИГА 2 Пояснительная записка Состав материалов проекта нормативов допустимого воздействия по бассейну реки Неман и рекам бассейна Балтийского моря Книга 1. Сводный том нормативов допустимого воздействия по бассейну реки Неман и рекам бассейна Балтийского моря. Книга 2. Пояснительная записка к сводному тому нормативов допустимого воздействия по бассейну реки Неман и рекам бассейна Балтийского моря. Книга...»

«Молекулярная биология клетки 2 Molecular Bruce Alberts, Dennis Bray, Biology Julian Lewis, Martin Raff, of the Cell Keith Roberts, James D. Watson SECOND EDITION Garland Publishing, Inc. New York London 3 Б. Албертс Д. Брей Дж. Льюис М. Рэфф К. Робертс Дж. Уотсон МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 2-е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ В 3-х томах 1 Перевод с английского канд. биол. наук Т.Н. Власик канд. биол. наук В. П. Коржа, канд. биол. наук В.М. Маресина, Т.Д. Аржановой, Г. В. Крюковой под...»

«Серия: III Рейх. Мифы и правда Издательство: Яуза-Пресс 2008 г. Нацисты пытались регламентировать все стороны жизни подданных Третьего Рейха, в том числе и самые интимные, потаенные области человеческих взаимоотношений. Под жесткий контроль попало все: добрачные половые связи, супружеская жизнь, рост рождаемости и качество новорожденных, проституция и гомосексуализм. Целью такой политики было разведение элитного человеческого материала - будущей расы господ, призванной править миром. Это...»

«ДОГОВОРУ О НЕРАСПРОСТРАНЕНИИ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ 40 ЛЕТ В ХХ в. мир впервые столкнулся с оружием огромной разрушительной силы – оружием массового уничтожения (далее – ОМУ). В арсеналах государств появились три его вида: бактериологическое, химическое и ядерное. От применения указанных видов оружия могла бы полностью прекратиться жизнь на Земле. В связи с этим можно вспомнить август 1945 г., когда сброшенные США на японские города Хиросиму и Нагасаки две атомные бомбы унесли десятки тысяч...»

«Лекция 3 Общая химическая технология полимеризационных полимеров Вопросы: 1. Общие закономерности реакции цепной полимеризации 2. Радикальная полимеризация 3. Ионная полимеризация 1. Полимеризацией называют реакцию соединения молекул мономера, протекающую за счет раскрытия кратных связей и не сопровождающуюся выделением побочных продуктов. Схема реакции полимеризации в общем виде может быть выражена уравнением nА ® (A)n Молекулы мономера, включенные в состав макромолекул, в результате раскрытия...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.