АТФазная АКТИВНОСТЬ ВАКУОЛЯРНОГО ТИПА КЛЕТОК

Н+-ПИРОФОСФАТАЗНАЯ И Н+-АТФазная
АКТИВНОСТЬ ВАКУОЛЯРНОГО ТИПА КЛЕТОК
ПРОРОСТКОВ КУКУРУЗЫ
О.В. Танкелюн, Н.В. Шахова
Биологический институт С.-Петербургского госуниверситета,
Санкт-Петербург, факс (812)427-73-10, e-mail: [email protected]
В последние годы появляется все больше данных о том, что протонные насосы вакуолярной мембраны, Н+-АТФаза и Н+-пирофосфатаза,
имеют различное физиологическое значение в процессах роста и развития, а также адаптации растений к стрессовым воздействиям [1]. В
представленной работе анализировали уровень гидролиза АТФ и пирофосфата (PPi) в содержащих тонопласт препаратах мембран из клеток
проростков кукурузы. В опытах использовали побеги 2-дневных проростков, у которых клетки, находятся, главным образом, в фазе деления,
отрезки колеоптилей кукурузы 4-дневных проростков кукурузы, состоящие из растягивающихся клеток, а также различные зоны роста
корня 3-дневных проростков: 2-миллиметровый кончик корня (зона меристемы и корневой чехлик), последующие 6 мм зоны растяжения, 10
мм зоны корневых волосков. Анализировали уровень NO3- ингибируемой АТФазной активности и KCl-стимулируемой пирофосфатазной активности, так как, по литературным данным [2] и собственным результатам регистрации образования градиента рН на мембранах
микросом (по изменению адсорбции акридинового оранжевого), АТФзависимый транспорт Н+ внутриклеточных мембран полностью подавляется нитратом (50 мМ), а PРi-зависимое поглощение Н+ наблюдается
только в присутствии ионов К+.
В надземной части проростков кукурузы пирофосфатазная активность (в расчете на количество мембранного белка) почти в два раза
выше у делящихся клеток, чем у клеток, растущих растяжением (рисунок).В корнях проростков уровень KCl-стимулируемой пирофосфатазной активности постепенно снижался при переходе клеток от деления к
растяжению и от растяжения к диффенренцированному состоянию (зона корневых волосков). NO3--ингибируемая АТФазная активность существенно не различалась по величине у клеток в фазе деления и растяже49
мкмоли Pi/(мг белка . ч)
ния побегов и корней проростков кукурузы, она показывала тенденцию
к росту в зоне дифференцированных клеток корней.
12
Побеги
10
Корни
8
6
4
2
0
а
б
I
а
б
II
а
б
в
I
а
б
в
Рис. KCl-стимулируемая пирофосфатазная (I)
и NO3--ингибируемая АТФазная (II) активности содержащих
тонопласт фракций из клеток проростков кукурузы
а – делящиеся клетки 2-дневных побегов и кончиков корней;
б – растущие растяжением клетки колеоптилей 4-дневных побегов и зоны
растяжения корней, в – дифференцированные клетки зоны корневых волосков
Эти данные соответствуют представлению о том , что пирофосфатаза тонопласта является основным протонным насосом вакуолярного тип
в делящихся клетках, молодых, развивающихся тканях и органах [3].
Одна из функций пирофосфатазы в быстро растущих тканях состоит в
обеспечении направленности реакций в сторону биосинтезов, так как
расходуемый ею пирофосфат относится к побочным продуктам многих
биосинтетических реакций в растительной клетке. При переходе клеток
к росту растяжением возрастает интенсивность дыхания [4], увеличивается содержание АТФ, которое поддерживается на миллимолярном
уровне и у дифференцированных клеток. V-АТФазу относят к ферментам, поддерживающим жизнедеятельность клетки в продолжение всего
онтогенеза растения [3]. Однако в ситуациях, когда уровень АТФ падает, например в условиях гипоксии и охлаждения, у многих растений
вновь возрастает значение Н+-пирофосфатазы [5].
50
Литература
1. Maeshima M. Vacuolar H+-pyrophosphatase // Biochim. Biophys. Acta. 2000.
V. 1465. № 1. P. 37–51.
2. Chanson A., Fishman J., Spear D., Taiz L. Phyrophosphate-driven proton
transport by microsomal membranes of corn coleoptiles // Plant Physiol. 1985.
V. 79. № 1. P. 159–164.
3. Maeshima M., Nacanishi L., Matsuura-Endo C., Tanaka Y. Proton pumps of
the vacuolar membrane in growing plant cells // J. Plant Res. 1996. V. 109.
№ 1093. P. 119–125.
4. Саламатова Т.С. Физиология растительной клетки. Л.: Изд. ЛГУ, 1983.
232 с.
5. Carystinos G.D., Mac Donald H.R., Monroy A.F., Dhinda R.S., Poole R.J.
Vacuolar H+-translocating pyrophosphatase is induced by anoxia or chilling in
seedlings of rice // Plant Physiol. 1995. V. 108. № 2. P. 641–649.
51