Стрессовый белок БХШ 310: характеристика и функции в растительной клетке - Колесниченко А.В.
ISBN 5-98000-005-4
Скачать (прямая ссылка):
является артефактом, но происходит по причине
129
элиминации антисывороткой разобщающего эффекта БХШ 310 и вызываемого им
термогенеза.
15 ВЛИЯНИЕ БХШ 310 НА ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
Повреждения при охлаждении, ка к и при замерзании, частично обусловлены
действием свободных радикалов кислорода ка к агентов, вызывающих
вторичные повреждения в мембранах и фотосистемах (Владимиров, Арча ков,
1972; Жиров, 1982; Куликов и др., 1988; Мерзляк, 1989; Барабой, 1991;
Барабой и др., 1992; Kendall, McKersie, 1989). С одной стороны,
предполагается, что а ктивация кислорода фотосистемами при интенсивном
свете является основным сайтом образования свободных ради калов в листьях
(Parkin et al., 1989). В то же время другие эле ктронно-транспортные
системы, в ключая системы в митохондриях или плазмалемме, также могут
производить активные формы кислорода, особенно в нефотосинтезирующих
тканях.
Действительно, в нормально фун кционирующих
митохондриях освобождение АФК во время восстановления кислорода цитохром
с оксидазой не происходит в связи с его высоким сродством к цитохрому с
(Turrens, 1997). Ввиду этого образование супероксида путем
одноэлектронного восстановления кислорода на уровне цитохром с оксидазы
несущественно. Одна ко в последнее время получено значительное количество
данных, свидетельствующих о том, что митохондрии постоянно генерируют
супероксид и перекись водорода (1-2% от общего потребления кислорода
дыхательной цепи митохондрий) (С кулачев, 1998; Richter et al., 1995,
Turrens, 1997; Liu, 1997; Kowaltowski, Vercesi, 1999). Генерация этой а
ктивной формы кислорода происходит при участии НАДН-дегидрогеназы
(Turrens, Boveris, 1980), флавопротеина (комплекс I) и частично убихинона
и цитохрома b (компле кс III) (Cadenas et al., 1977). В нормально
функционирующей дыхательной цепи эле ктроны переносятся от НАДН к о
кисленной форме убихинона, при этом образуются
130
восстановленные формы убихинона. Эта форма затем передает электроны на
цитохром с оксидазу и вновь превращается в окисленную форму, проходя
через форму аниона свободного ради кала - семихинона (UQ*") (Побежимова,
Войников, 1999). Этот процесс вначале происходит на цитоплазматической
поверхности внутренней
митохондриальной мембраны, а затем повторяется на матриксной поверхности
мембраны. Антимицин А, который блокирует электронный поток после
убихинона, усиливает образование активных форм кислорода (Rustin et al.,
1984). При этом антимицин А блокирует образование UQ *" на матриксной
поверхности мембраны, что вызывает аккумуляцию UQ*" на ее
цитоплазматической поверхности (Побежимова, Войников, 1999; Turrens et
al., 1985). Вероятно, другие условия, которые увеличивают
восстановленность убихинона, также благоприятствуют образованию активных
форм кислорода в районе цепи убихинон - цитохром b (Rich, Bonner, 1978).
Имеются данные, что образование митохондриями АФК в присутствии ротенона,
который переводит НАДН-дегидрогеназу в восстановленное состояние,
значительно стимулируется при добавлении сукцината, восстанавливающего
убихинон (Kowaltowski et al., 1995). Различные Fe-S белки и НАДН-
дегидрогеназа также вовлечены в образование супероксида и перекиси
водорода (Turrens, Boveris, 1980; Turrens et al., 1982). В митохондриях,
обладающих высокой интенсивностью цианид-резистентного дыхания,
эффективность образования О2*_ может достигать значительных величин (10%
от общего потребления кислорода в митохондриях у аронника пятнистого)
(Rustin et al., 1984). Интересно заметить, что митохондрии дрожжей во
время дыхания также являются одним из основных источников АФК (Halliwell,
Chirico, 1993). При этом, исследования in vitro показали, что митохондрии
являются основным источником супероксида в клетке, и что комплекс III
дыхательной цепи
131
может быть ответственен за образование более чем 80% АФК в клетках
дрожжей (Chance et al., 1979; Boveris, Cadenas, 1982).
При физиологических условиях, кроме геминового железа и железа в форме
FeS-белков, в митохондриях содержится еще приблизительно 1.7 нмоль ионов
Fe в расчете на 1 мг митохондриального белка. Эти ионы железа
хелатированы та кими веществами, ка к АТФ, АДФ, ГТФ и цитрат (Tangeras et
al., 1980). Эти низ комоле кулярные комплексы железа
способны инициировать процесс ПОЛ в митохондриальной мембране и, ка к
предполагается, принимают участие в
механизмах повреждения клетки во время различных стрессовых состояний
(Minotti, Aust, 1987; Bacon, Britton, 1990). Однако в то же время имеются
данные, свидетельствующие о том, что генерация АФК в данном случае не
зависит от функционирования дыхательной цепи
митохондрий (Castilho et al., 1994, 1995).
Та ким образом, в митохондриях имеется все необходимое для протекания
процессов ПОЛ: источни ки а ктивного
кислорода, субстраты перекисного окисления - ненасыщенные жирные кислоты
митохондриальных мембран. В митохондриях присутствует также и железо в
геминовой и негеминовой форме. Следовательно, в условиях, когда генерация
