РОЛЬ ИОНОВ Са2+ В МЕМБРАННОМ МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ

РОЛЬ ИОНОВ Са2+ В МЕМБРАННОМ
МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ АУКСИНА
М.Ф. Шишова, Е.Л. Рудашевская,
А.А. Кирпичникова, Н.И. Инге-Вечтомова,
К.А Выхвалов
Санкт-Петербургский госуниверситет,
Санкт-Петербург, факс (812)328-4432, e-mail: bootika@ mail.ru
C использованием тканевого (отрезки колеоптилей кукурузы), клеточного (протопласты из клеток листьев пшеницы) и мембранного (везикулы плазмалеммы из клеток колеоптилей) уровней исследования
различными методами (экстраклеточные электроды, флуоресцентные
зонды) было продемонстрировано, что ауксин-индуцированный транспорт ионов Са2+ в цитоплазму подавляется нифедипином и верапамилом, ингибиторами потенциал-зависимых Са2+-каналов L типа. Следовательно, можно было бы предположить возможность участия в ауксининдуцированных реакциях потенциал-зависимых Са2+-каналов. Однако
данные, полученные с использованием везикул плазмалеммы, в отсутствии механизма первичного изменения величины мембранного потенциала позволяют, на наш взгляд, предположить наличие иного типа регуляции указанных каналов. Возможность прямого действия ауксина на
Са2+-каналы, продемонстрированная нами для физиологически активных ауксинов, указывает на возможность существования у растений
рецептор-управляемых Са2+-каналов, локализованных в плазмалемме.
В нашей работе было изучено действие D16 преиммунного (D16пре),
являющегося синтетическим пептидом — гомологом аминокислотной
последовательности концентрвативного домена ауксин-связывающего
белка 1, на который были выработаны антитела D16 (Venis et al., 1992).
В ряде работ было показано, что введение в среду с протопластами
АСБ1 могло восстанавливать чувствительность к ауксину у клеток мутантных растений. Можно предположить, что при выделении везикул
плазмалеммы часть рецепторных комплексов нарушается в связи с потерей ассоциированного рецепторного домена, функцию которого осуществляет АСБ1. Следовательно, использование АСБ1 или его части
(D16пре) может приводить к изменению регуляции ауксином транспорта
52
ионов Са2+. Показано, что действие D16пре при непосредственном внесении в инкубационную среду содержащую везикулы не оказывает влияния на транспорт катионов. Кроме того, D16пре не оказывал действия и
на амплитуду ауксин-зависимой генерации потенциала на мембранах
везикул. Однако после предварительной предобработке везикул с D16пре
наблюдается значительное повышение интенсивности транспорта ионов
Са2+, что свидетельствует о восстановлении активности ряда рецепторных комплексов на плазмалемме, структура которых была нарушена
при выделении.
Нами были использованы также антитела D16 к консервативному
домену АСБ1, отвечающему на связывание ИУК. Показано, что внесение D16 в инкубационную среду к везикулам плазмалеммы регистрируется изменением флуоресценции потенциал-зависимого зонда diS-C3(5),
что свидетельствует об индукции транспорта ионов Са2+ внутрь везикул. Амплитуда генерируемого на мембране потенциала сопоставима по
величине с ауксин-индуцированой в данном градиентном по Са2+ варианте. Следует особо обратить внимание на то, что D16 резко снижал
действие физиологически активных ауксинов (ИУК, 1-НУК), не оказывая влияния на действие неактивного 2-НУК.
Анализ действия D16 показал, что и антитела, и физиологически активные ИУК и 1-НУК способны индуцировать транспорт катионов через везикулярную мембрану. В результате активации рецепторуправляемого Са2+ канала плазмалеммы осуществляется разнонаправленных транспорт ионов. Са2+ транспортируется в цитоплазму растительной клетки, тогда как К+ переносится во внешнюю среду.
Обобщая все приведенные результаты можно заключить, что рецепторный комплекс ауксина в плазмалемме растительных клеток состоит
из трансмембранного домена, представленного Са2+ каналом, и ассоциированного с ним рецепторного домена, функцию которого выполняет ауксин-связывающий белок 1.
Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (гранты № 00-04-48551, 00-15-99358).
Авторы выражают глубокую признательность проф. М.Венису за
предоставленные антитела.
Литература
1. Polevoi V.V., Sinyutina N.F., Salamatova T.S., Inge-Vechtomova N.I.,
Tankelyun O.V., Sharova E.I., Shishova M.F. Mechanism of auxin action:
second messengers // Plant hormone signal perception and transduction / eds. A.R.
53
Smith, A.W. Berry, N.V.J. Harpham et. al. Kluwer Academic Publishers, the
Netherlands. 1996. P. 223–231.
2. Шишова М.Ф., Инге-Вечтомова Н.И., Рудашевская Е.Л., Полевой В.В.
Действие ауксина на транспорт катионов через мембрану везикул плазмалеммы клеток колеоптилей кукурузы // Доклады РАН. 1997. Т. 356. № 5. C.
700–704.
3. Шишова М.Ф., Инге-Вечтомова Н.И., Выхвалов К.А., Рудашевская
Е.Л., Полевой В.В. Ауксинзависимый транспорт ионов К+ и Ca2+ через мембрану везикул плазмалеммы клеток колеоптилей кукурузы // Физиология
растений. 1998. Т. 45. № 1. C. 79–85.
4. Shishova M., Lindberg S. Auxin-induced cytosolic acidification in wheat leaf
protoplasts depends on external concentration of Ca2+ // Journal of Plant
Physiology. 1999. V. 155. № 2. P. 190–196.
5. Шишова М.Ф., Линдберг С., Полевой В.В. Активация ауксином транспорта Са2+ через плазмалемму растительных клеток // Физиология растений.
1999. Т 46. № 5. С. 441–449.
54