ИСТИНА

Гибель клеток имеет важное значение для организма. В отличие от гибели, вызванной различными повреждениями, программируемая клеточная смерть (ПКС) предопределена на генетическом уровне, требует экспрессии генов и энергообеспечения. ПКС участвует в иммунитете животных и человека. У растений ПКС также вовлечена в иммунную реакцию в ответ на патоген – гиперчувствительный ответ, в результате которого клетки растений в месте внедрения патогена гибнут, создавая барьер из мертвых клеток, препятствующий распространению патогена. Генетически запрограммирована и гибель клеток бактерий – ее обеспечивают специализированные гидролитические ферменты и токсин-антитоксиновые генные модули. В реализации ПКС важную роль играют активные формы кислорода (АФК), образующиеся различными клеточными системами (митохондриями, хлоропластами, NADPH-оксидазой плазматической мембраны, апопластной пероксидазой) и вызывающие гибель клеток. Цель работы – исследовать роль АФК в ПКС у растений и бактерий. В сравнении с клетками животных и человека, молекулярные механизмы, лежащие в основе ПКС у растений и бактерий гораздо меньше изучены. Мы имеем значительный опыт работы и существенный задел в исследовании ПКС у растений. Продолжая исследование ПКС у растений и бактерий в лаборатории профессора В.Д.Самуилова, в рамках настоящего проекта планируется исследовать роль различных систем клеток растений и бактерий в образовании АФК для реализации ПКС, участие АФК в старении и гибели листьев растений, гибель клеток бактерий, индуцированную активными формами кислорода. Планируется оценить действие АФК на персистирущие клетки бактерий, нечувствительные к антибиотикам. Исследовать передачу сигнала гибели, вызванной активными АФК и иными индукторами ПКС, от клетки к клетке (в том числе и к клетке другого организма) у растений и бактерий. Изучить природу этого сигнала и его распространение от погибающей клетки к соседним клеткам.

Исследовали роль активных форм кислорода (АФК) в программируемой клеточной смерти (ПКС) у растений и бактерий. С помощью соединений, избирательно действующих на NADPH-оксидазу плазматической мембраны, пероксидазу и в митохондриях, исследовано их участие в образовании АФК и гибели клеток гороха, вызванной хитозаном, производным компонента клеточной стенки грибов хитина, имитирующим взаимодействие клеток растений с патогенным грибом. Получены результаты, которые могут свидетельствовать о взаимосвязи разных АФК-образующих систем клеток растений. Испытано действие митохондриально-адресованного антиоксиданта SkQ1 на продолжительность жизни растений: SkQ1 в низких концентрациях увеличивал среднюю продолжительность жизни розеточных листьев растений резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Митохондриально-адресованный антиоксидант SkQ1 снижал образование АФК в клетках гороха и подавлял их гибель. SkQ1 взаимодействует с электронтранспортной цепью хлоропластов – ингибировал перенос электронов от Н2О на феррицианид, п-бензохинон или кремнемолибдат (в фотосистеме II) и от аскорбата с ТМФД на метилвиологен (в фотосистеме I) на свету. Гибель устьичных клеток из листьев гороха, вызванная комбинацией KCN и AgNO3 может происходить в анаэробных условиях и нечувствительна к антиоксидантам. AgNO3 стимулировал цианид-индуцированную ПКС, но подавлял образование АФК в устьичных клетках. Компоненты клеточных стенок фитопатогенов хитозан и липополисахарид, в отличие от пептидогликана, вызывали гибель эпидермальных клеток из листьев гороха. Антиоксиданты ионол и α-токоферол не оказывали защитного эффекта на гибель клеток E. coli, индуцированную ампициллином, свидетельствуя о том, что АФК не вовлечены в реализацию гибели клеток бактерий, вызванной антибиотиками. Менадион и метилвиологен, соединения, образующие АФК, вызывали гибель клеток E. coli в экспоненциальной фазе роста, но не в стационарной фазе роста с высоким содержанием персистирующих клеток. Предобработка проростков гороха хитозаном увеличивала устойчивость растений к хитозану как индуктору ПКС даже в тех листьях, которые непосредственно не контактировали с ним. Менадион и Н2О2 с цианидом инициировали образование АФК в клетках цианобактерии Anabaena variabilis, вызывали уменьшение числа клеток в трихомах и их гибель. Эффект менадиона подавлялся антиоксидантами N-ацетилцистеином или тролоксом. В результате действия менадиона или Н2О2 с цианидом либо разрушались все нуклеоиды в клетках одного трихома, либо все они оставались целыми – такое распределение свидетельствует в пользу межклеточного переноса АФК в пределах трихома. При совместной инкубации разных цианобактерий Synechocystis, клетки которой подвергались обработке менадионом, не индуцировала гибель необработанных клеток A. variabilis.