Бакалавр
Дипломные и курсовые на заказ

Распространение путей свободного окисления дыхательных субстратов и регуляция их экспрессии в митохондриях высших растений

Диссертация: Распространение путей свободного окисления дыхательных субстратов и регуляция их экспрессии в митохондриях высших растений
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Нами было показано, что у растений с пониженной активностью ротенон-нечувствительных NADH дегидрогеназ важную роль может играть разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования за счёт рассеивания трансмембранного потенциала. Митохондриальные разобщающие белки обнаружены у многих растений, грибов и простейших. Их функционирование играет важную роль в процессе созревания плодов, адаптации… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Обзор литературы
    • 1. 1. Механизмы снижения внутриклеточной концентрации 14 кислорода
    • 1. 2. Феномен свободного окисления
    • 1. 3. Разобщённое дыхание как способ свободного окисления
      • 1. 3. 1. Термогенин бурого жира млекопитающих
      • 1. 3. 2. Растительный разобщающий митохондриальный белок
      • 1. 3. 3. Разобщённое дыхание и ATP/ADP-антипортер
    • 1. 4. Молекулярные механизмы несопряжённого дыхания
      • 1. 4. 1. NAD (P)H:xhhoh оксидоредуктазы типа II
        • 1. 4. 1. 1. Распространённость ротенон-нечувствительных 30 N AD (P)H-дегидроген аз
        • 1. 4. 1. 2. Классификация ротенон-нечувствительных 32 ЫАО (Р)Н-дегидрогеназ
        • 1. 4. 1. 3. Первичная структура ротенон-нечувствительных 34 КАЭ (Р)Н-дегидрогеназ
        • 1. 4. 1. 4. Взаимодействие хинонов с NAD (P)H- 38 дегидрогеназами типа II
        • 1. 4. 1. 5. Экспрессионная регуляция ротенон- 39 нечувствительных КАО (Р)Н-дегидрогеназ
        • 1. 4. 1. 6. Физиологическая роль МАО (Р)Н-дегидрогеназ типа II
        • 1. 4. 1. 7. Терапевтические аспекты ротенон- 42 нечувствительных ЫАБ (Р)Н-дегидрогеназ
      • 1. 4. 2. Альтернативная оксидаза
        • 1. 4. 2. 1. Строение альтернативной оксидазы
        • 1. 4. 2. 2. Регуляция активности альтернативной оксидазы
        • 1. 4. 2. 3. Функции альтернативного пути
        • 1. 4. 2. 4. Роль Альтернативной оксидазы в патогенезе
  • 2. Экспериментальная часть
    • 2. 1. Цели и задачи
    • 2. 2. Объекты и методы исследования
      • 2. 2. 1. Объекты исследования
      • 2. 2. 2. Постановка эксперимента по созданию светового 60 режима
      • 2. 2. 3. Выделение растительных митохондрий
      • 2. 2. 4. Определение количества белка
      • 2. 2. 5. Определение активности ферментов
      • 2. 2. 6. Очистка ПАЯК-дегидрогеназы
      • 2. 2. 7. Выделение суммарной клеточной популяции РНК
      • 2. 2. 8. Обратная транскрипция
      • 2. 2. 9. Проведение полимеразной цепной реакции
      • 2. 2. 10. Количественный ПЦР-анализ
      • 2. 2. 11. Определение уровня экспрессии генов
      • 2. 2. 12. Секвенирование ПЦР-продукта
      • 2. 2. 13. Компьютерные методы анализа 68 2.2.14 Определение мембранного потенциала растительных митохондрий
      • 2. 2. 15. Статистическая обработка данных
    • 2. 3. Результаты и их обсуждение
      • 2. 3. 1. Распространённость внешних ротенон- 70 нечувствительных NADH-дегидрогеназ
      • 2. 3. 2. Особенности окисления NAD-зависимых субстратов в 72 эндосперме клещевины
      • 2. 3. 3. Идентификация и клонирование гена внешней ротеноннечувствительных NADH-дегидрогеназы томата
      • 2. 3. 4. Идентификация и клонирование гена внутренней 83 ротенон-нечувствительной NADH-дегидрогеназы томата
      • 2. 3. 5. Тканевая локализация внешней ротенон- 87 нечувствительных NADH-дегидрогеназы томата
      • 2. 3. 6. Органоспецифическая экспрессия гена внешней 90 ротенон-нечувствительных NADH-дегидрогеназы томата
      • 2. 3. 7. Влияние света на активность внешней ротенон- 93 нечувствительных NADH-дегидрогеназы
      • 2. 3. 8. Световая регуляция экспрессии генов путей свободного 95 окисления томата
      • 2. 3. 9. Влияние красного света на активность внешней 105 ротенон-нечувствительных NADH-дегидрогеназы
      • 2. 3. 10. Регуляция экспрессии внешней ротенон- 109 нечувствительных NADH-дегидрогеназы светом различных длин
      • 2. 3. 11. Разобщающий эффект лауриновой кислоты
  • Заключение
  • Выводы
  • Список литературы

Распространение путей свободного окисления дыхательных субстратов и регуляция их экспрессии в митохондриях высших растений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одной из наиболее актуальных проблем современной биохимии растений является взаимодействие и регуляция путей свободного окисления дыхательных субстратов. Электрон-транспортная цепь митохондрий является ключевым местом окисления восстановительных эквивалентов, а также одним из основных источников генерации активных форм кислорода в растительной клетке.

Наиболее распространенным восстановительным эквивалентом, синтезируемым в процессе функционирования центральных клеточных метаболических путей, является NADH, что делает его основным донором электронов в дыхательных цепях. У прокариот NADH продуцируется в цитозоле, преимущественно гликолитическими ферментами (глицеральдегид 3-фосфат дегидрогеназой и пируватдегидрогеназой) и тремя ферментами цикла трикарбоновых кислот: изоцитрат-, а-кетоглутарати малатдегидрогеназами. У эукариот соответствующие реакции цикла Кребса протекают в митохондриальном матриксе, приводя к образованию митохондриального NADH. Восстановленные динуклеотиды окисляются NADH: y6nxHHOH оксидоредуктазой (комплексом I) электрон-транспортной цепи. Энергия при этом запасается исключительно в виде разности трансмембранного электрохимического потенциала.

Кроме того, NADH, окисляясь в митохондриях, является потенциальным источником NAD+ - главного клеточного акцептора электронов. Так как количество NAD+ мало по сравнению с количеством субстратов, которые необходимо окислить, образовавшийся в результате реакций окисления NADH необходимо быстро реокислять для поддержания постоянного уровня NAD+ и устранения возможного лимитирования процессов окисления недостатком NAD+ [35]. Более того, отношение [NADH]/[NAD+] участвует в регуляции путей клеточного метаболизма, приводящих к синтезу АТР. Потребности клетки в NAD+ ставят приоритет круговорота NADH даже выше синтеза АТР. Благодаря тому, что свободное окисление одной молекулы NADH приводит к меньшему выходу АТР по сравнению с окислением той же молекулы, осуществляемому через комплекс I ЭТЦ, активность несопряженных NADH дегидрогеназ может быть жизненно необходимой в ситуациях, когда отношения [NADH]/[NAD+] и [ATP]/[ADP] являются очень высоким, именно благодаря тому, что они способны окислить больше NADH, произведя при этом меньше АТР, увеличивая таким образом поток субстратов окисления через дыхательную цепь.

Подобная ситуация наиболее характерна для растений, находящихся на интенсивном свету, когда энергетические потребности клетки сполна покрываются за счет фотосинтетической электрон-транспортной цепи. Обзор литературы показал противоречивость имеющихся данных о регуляции дыхания и свободного окисления светом. Одним из возможных опосредованных механизмов, с помощью которого может осуществляться регуляция несопряжённого и разобщённого дыхания, является фитохромная система. Известно, что фитохромная система участвует в регуляции активности некоторых ферментов дыхания растений. Эффект фитохрома может проявляться через различные вторичные посредники, такие как ионы.

9+.

Са, G-белки, цАМФ, изменяя состояние клеточных мембран, в том числе и митохондриальной, или воздействуя на генетический аппарат клетки посредством различных сигнальных систем, регулируя таким образом интенсивность экспрессии генов.

Практически все исследованные растения обнаруживают способность к цианид-нечувствительному дыханию. Этот процесс обеспечивается присутствием во внутренней мембране митохондрий оксидазы, способной восстанавливать молекулярный кислород в воду, и не содержащей двуядерный гем-медный центр, присутствующий в других оксидазах [81]. Эта альтернативная оксидаза (АО), которая отличается от цитохромного пути является убихинон: кислород оксидоредуктазой и функционирование ее, видимо, не сопряжено с образованием АТР. Обнаруженная в растительных митохондриях, альтернативная оксидаза присутствует также в митохондриях дрожжей, некоторых грибов, протестах и трипаносомах [162]. К основным функциям альтернативной оксидазы относятся термогенез, предотвращение «переполнения» электрон-транспортной цепи и, что наиболее важно, предотвращение образования свободных радикалов за счёт снижения мембранного потенциала при несопряжённом дыхании.

Неизученным остается вопрос о механизме переключения метаболизма растительной клетки при изменении светового режима, а также о кооперативной деятельности путей свободного окисления. Исследование отдельных ферментативных структур и способов их регуляции необходимо для создания целостной картины процессов, происходящих в клетке.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлось изучение распространения и некоторых аспектов экспрессионной регуляции путей свободного окисления дыхательных субстратов в митохондриях высших растений.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить распространённость альтернативных МАО (Р)Н-дегидрогеназ митохондрий высших растений.

2. Выявить особенности процессов окисления NADH в семенах клещевины и роль реакций переаминирования в этом процессе.

3. Исследовать разобщающий эффект лауриновой кислоты, опосредованный ADP/ATP-антипортером в митохондриях клубней картофеля.

4. Идентифицировать гены ndal и ndbl томата.

5. Изучить органоспецифическую экспрессию внешней ротенон-нечувствительной NADH-дегидрогеназы S. lycopersicum.

6. Методом ПЦР в реальном времени изучить световую регуляцию экспрессии гена ndbl томата.

7. Изучить коэкспрессию альтернативной оксидазы с NADH-дегидрогеназами II типа в митохондриях высших растений.

8. Провести ПЦР-РВ анализ уровня экспрессии PUMP митохондрий томата.

9. Провести количественный анализ уровня экспрессии гена ndbl томата в условиях различного светового режима.

Научная новизна. Научные положения настоящей работы расширяют и углубляют современные представления о функционировании и взаимодействии путей свободного окисления в митохондриях высших растений.

Показана широкая распространённость механизмов разобщённого и несопряжённого дыхания у растений, что свидетельствует об их важной роли в подержании нормального функционирования энергетического и конструктивного метаболизмов растительной клетки.

В тканях томата с использованием ОТ-ПЦР анализа впервые идентифицированы гены внешней и внутренней ротенон-нечувствительных КАО (Р)Н-дегидрогеназ.

Разработка эффективной ПЦР-РВ тест-системы позволила установить механизм регуляции экспрессии гена ndbl томата в условиях различного светового режима. Показано, что в течение светового дня количество соответствующей информационной РНК возрастает, снижаясь с наступлением темноты. Активация транскрипции гена ndbl объясняется, на наш взгляд, необходимостью эффективного и быстрого окисления восстановительных эквивалентов для предотвращения ситуации переполнения ЭТЦ на свету.

На основе анализа действия света различного спектрального состава изучен механизм регуляции внешней ротенон-нечувствительной NAD (P)H-дегидрогеназы активной формой фитохрома А. Фотоактивный фитохром активирует транскрипцию гена ndbl в листьях томата, что приводит к увеличению концентрации соответствующей мРНК в клетке, что четко коррелирует с возрастанием ёмкости внешнего окисления NADH митохондриями листьев растений под действием красного света.

Изучены механизмы разобщения дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондриях клубней картофеля. Показано, что активность ротенон-нечувствительных КАО (Р)Н-дегидрогеназ в них низка, а основным механизмом свободного окисления дыхательных субстратов выступает разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования, вызываемое свободными жирными кислотами, причём уровень разобщённости митохондрий возрастает при воздействии на растения пониженных температур. С использованием ингибиторного анализа показано, что основным механизмом разобщения является функционирование ATP/ADP-антипортера. Кроме того, установлено, что пониженная активность внешней ротенон-нечувствительной NAD (P)H-дегидрогеназы в тканях картофеля компенсируется повышенным содержанием в них белков, разобщающих дыхание и окислительное фосфорилирование.

Работа расширяет и углубляет знания о механизмах регуляции путей свободного окисления дыхательных субстратов в митохондриях высших растений в условиях изменения светового режима и воздействия пониженных температур. Установленное участие фитохромной системы, в частности фитохрома А, в регуляции экспрессии и активности внешней ротенон-нечувствительной МАО (Р)Н-дегидрогеназы является одним из механизмов, координирующих взаимосвязь фотосинтеза и дыхания растений. Полученные данные по экспрессии гена ndbl томата указывают на функциональные изменения в работе генетического аппарата клетки в течение суток в зависимости от источника энергии и степени восстановленности электрон-транспортной цепи митохондрий.

Практическая значимость. Знание механизмов взаимодействия энергетического и конструктивного метаболизма клетки открывает возможности регулирования их соотношения, что способствует повышению продуктивности и урожайности растений.

Разработанная тест-система для анализа ПЦР-РВ паттернов экспрессии генов, кодирующих ферментативные системы свободного окисления митохондрий высших растений, может быть легко адаптирована для изучения функционального состояния электрон-транспортной цепи многих видов культурных растений.

Исследование отдельных звеньев клеточного метаболизма позволяет приблизиться к пониманию функционирования растительного организма как целостной системы. Полученные данные по экспрессии генов путей свободного окисления при изменении светового режима создают условия для решения проблем, связанных с повышением продуктивности и урожайности культурных растений, а также устойчивости растений к воздействию неблагоприятных факторов среды и патогенов.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на биолого-почвенном факультете Воронежского государственного университета при чтении лекций по «Физиологии растений», «Биохимии», в спецкурсах «Дыхание растений», «Фотосинтез», «Метаболизм органических кислот», а также при проведении практикумов и выполнении курсовых и дипломных работ.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных, региональных и университетских конференциях. Они были представлены на 10 и 11 международных Пущинских школах-конференциях молодых учёных «Биология — наука XXI века» (Пущино, 2006, 2007), на международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005), на 1(1Х) международной конференции молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006), на VI съезде общества физиологов растений России (Сыктывкар, 2007), на ежегодных научных сессиях преподавателей и сотрудников Воронежского государственного университета (Воронеж, 2005,2007).

Публикации. Основные результаты настоящей диссертационной работы изложены в 12 публикациях — 6 статьях и 6 тезисах.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения результатов, заключения, выводов и списка литературы (170 источников). Иллюстрационный материал включает 33 рисунка и 4 таблицы.

ВЫВОДЫ.

1. Активность ротенон-нечувствительных NADH-дегидрогеназ обнаружена во всех изученных видах растений. Максимальная ёмкость внешнего окисления NADH обнаруживается в термогенных тканях Arum orientale.

2. Пониженная ёмкость окисления NADH митохондриями эндосперма клещевины коррелирует с высоким уровнем активности ПАЯК-ДГ, позволяя говорить о том, что функционирование ГАМК-шунта позволяет эффективно окислять избыток NADH за счёт функционирования цитоплазматических путей, что подтверждается высокой активностью ПАЯК-ДГ в цитоплазме.

3. Пониженная активность внешней ротенон-нечувствительной NADH-дегидрогеназы в тканях картофеля компенсируется повышенным содержанием в них белков, разобщающих дыхание и окислительное фосфорилирование. Установлено, что разобщение индуцируется жирными кислотами в концентрации 20−60 рМ, ресопрягающий эффект оказывается пуриновыми нуклеотидами и карбоксиатрактилатом.

4. Отсутствие эффекта GDP после добавления карбоксиатрактилата и проявление ресопрягающего действия карбоксиатрактилата в присутствии пуриновых нуклеотидов показывает, что основным механизмом разобщения является функционирование ATP/ADP-антипортера.

5. Индуцированное жирными кислотами разобщение через ATP/ADP-антипортер увеличивается при инкубации клубней картофеля при пониженных температурах, причём это может быть в первую очередь связано с накоплением свободных жирных кислот.

6. В тканях томата впервые идентифицирован фрагмент гена ndal. Показана его гомология с генами ndal картофеля и арабидопсиса. На основе кластерного анализа построено филогенетическое дерево внутренних ротенон-нечувствительных КАО (Р)Н-дегидрогеназ. Показано, что наиболее близкородственными являются гены S. tuberosum и S. lycopersicum.

7. С помощью полимеразной цепной реакции впервые клонирован фрагмент гена ndbl томата с длиной 574 п.о.

8. Использование ОТ-ПЦР и ПЦР-РВ анализа показало, что в различных органах томата содержание мРНК для генов NADH-дегидрогеназ второго типа коррелирует с активностью данных ферментов, и максимально в тканях стеблей томата.

9. Установлено, что световой режим оказывает существенное влияние на активность альтернативных NADH-дегидрогеназ. Так, при переносе растений томата из темноты на свет активность возрастала в 1,99 раза. Увеличение активности коррелирует с синтезом новой мРНК, и это указывает на ведущую роль изменения уровня экспрессии гена в этом процессе.

Ю.Свет с длиной волны 660 нм вызывает увеличение количества продукта транскрипции гена ndbl томата в 1,6 раза. Показано, что дальний красный свет репрессирует транскрипцию данного гена. При этом синтез соответствующей мРНК de novo коррелирует с изменением уровня активности внешней ротенон-нечувствительной NADH-дегидрогеназы. Одним из возможных механизмов световой регуляции экспрессии гена ndbl может являться функционирование фитохромной системы.

заключение

.

Так как количество NAD+ мало по сравнению с количеством субстратов, которые необходимо окислить растительной клетке в митохондриях, образовавшийся в результате реакций окисления NADH, необходимо быстро реокислять для восстановления уровня NAD+ с целью устранения лимитирования процессов окисления недостатком NAD+. Более того, отношение [NADH]/[NAD+] участвует в регуляции путей клеточного метаболизма, приводящих к синтезу АТР. Потребности клетки в NAD+ ставят приоритет круговорота NADH даже выше синтеза АТР. Для растений, как фотоавтотрофных организмов, чрезвычайно высока вероятность возникновения overflow и являющегося следствием этого угнетения электрон-транспортной цепи митохондрий. Благодаря тому, что окисление одной молекулы NADH при использовании путей свободного окисления приводит к меньшему выходу АТР по сравнению с окислением той же молекулы, осуществляемому через комплекс I ЭТЦ, их активность может быть жизненно необходимой в ситуациях, когда отношение [NADH]/[NAD+] является очень высоким, именно благодаря тому, что они способны окислить больше NADH, произведя при этом меньше АТР.

Наиболее эффективной системой преодоления описанной выше ситуации «переполнения» является функционирование альтернативных ^0(Р)Н-дегидрогеназ. Процесс окисления ими восстановительных эквивалентов не сопровождается генерацией трансмембранного градиента протонов, что позволяет резко увеличить поток дыхательных субстратов через электрон-транспортную цепь. Работа путей несопряжённого дыхания обеспечивает функционирование цикла Кребса на свету. Внутренняя ротенон-нечувствительная NADH-дегидрогеназа позволяет позволяющие обойти лимитирующие участки цикла трикарбоновых кислот, связанные с продукцией NADH, а именно от изоцитрата до сукцинил-КоА. Кроме того, функционирование внешней ротенон-нечувствительной NAD (P)Hдегидрогеназы позволяет с большой скоростью окислять NAD (P)H цитозоля без дополнительного угнетения функционирования цикла Кребса, что достигается отсутствием сопряжённого переноса протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану. Таким образом, основная функция внешних ротенон-нечувствительных КАБ (Р)Н-дегидрогеназ состоит, по-видимому, в обеспечении нормального функционирования ЭТЦ хлоропластов при протекании фотосинтеза. NAD (P)H, образующийся в процессе фотосинтеза, должен экспортироваться из хлоропластов и реокисляться, что связано с необходимостью поддержания соотношения NAD (P)H/ATP в строме.

Впервые нами была показана световая регуляция экспрессии внешней ротенон-нечувствительной NADH-дегидрогеназы томата. Установлено, что в течение светового дня количество транскрипта ndbl возрастает, достигая максимума к 12 часу инкубации растений на свету. При переносе растений в темноту концентрация транскрипта падает. Уже через час количество соответствующей мРНК уменьшается в 4,2 раза. На основе анализа действия света различного спектрального состава нами выдвинута гипотеза о том, что в регуляции экспрессии гена ndbl томата принимает участие фитохромная система. При этом изменения уровня транскрипта коррелировали с динамикой активности внешней ротенон-нечувствительной NADH-дегидрогеназы томата.

Функционирование альтернативной оксидазы, передающий электроны непосредственно на кислород, позволят существенно снизить время жизни убисемихинона, предотвращая, таким образом, генерацию активных форм кислорода. Это значительным образом снижает риск повреждения митохондриальной ДНК, зажатой между кристами митохондриальной мембраны — главного места генерации АФК в клетке.

В нашей работе показано, что ферменты путей несопряжённого дыхания необычайно широко распространены в растительном царстве. Их экспрессия обнаруживается во всех изученных органах и тканях большого количества видов растений. Это говорит об исключительной роли, принадлежащей им в процессе адаптации организма к меняющимся условиям окружающей среды и к воздействию абиотических стрессоров и паразитов. Однако обнаруживаются некоторые виды растений, в тканях которых функциональная активность этих ферментов чрезвычайно низка. Поэтому в ходе эволюции у них наибольшее развитие получили иные пути, позволяющие снимать явление дыхательного контроля.

Нами было показано, что у растений с пониженной активностью ротенон-нечувствительных NADH дегидрогеназ важную роль может играть разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования за счёт рассеивания трансмембранного потенциала. Митохондриальные разобщающие белки обнаружены у многих растений, грибов и простейших. Их функционирование играет важную роль в процессе созревания плодов, адаптации к пониженным температурам и поддержании баланса ДцН в клетке. Так, нами было показано, что в митохондриях картофеля адаптивная реакция на пониженную температуру заключается в накоплении свободных жирных кислот и снижении мембранного потенциала за счет разобщения жирными кислотами через ATP/ADP-антипортер, причем уникальными характеристиками данного пути является высокая чувствительность к карбоксиатрактилату и чувствительность к GDP и UDP. Разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования может играть важную роль в регуляции скорости образования активных форм кислорода, так как для животных митохондрий было показано, что при снижении ДцН нелинейно понижалась и скорость образования АФК.

Ещё одним путём, позволяющим быстро окислять избыток восстановительных эквивалентов и снижать генерацию свободных форм кислорода является, по-видимому, ГАМК-шунт. Нами показано, что в тканях с пониженной функциональной активностью NAD (P)H-flenwporeHa3 второго типа (например, в эндосперме клещевины) сопряжение реакций цикла трикарбоновых кислот с процессами переаминирования и ГАМК-шунтом является не только механизмом, обеспечивающим превращение больших количеств сукцината, продуцируемого глиоксилатным циклом, но при этом достигается также перераспределение НАДН из митохондрий в цитоплазму, где его реокисление не связано с эффектом дыхательного контроля, а также обеспечивается поддержание рН-гомеостаза и происходит синтез аминокислот.

Общая схема экспрессионной регуляции приведена на рис. 33. Такие факторы как условия освещённости, температурный режим, количество АФК, производимых дыхательной цепью, присутствие в среде ингибиторов комплекса I ЭТЦ позволяют осуществлять тонкую регуляцию дыхательного метаболизма растений, позволяя эффективно приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды.

Таким образом, существование различных систем, обеспечивающих не сопряженное с запасанием энергии свободное окисление субстратов позволяет митохондриям эффективно регулировать энергетический заряд клетки и преодолевать ситуацию «переполнения» дыхательной цепи, особенно в условиях интенсивного фотосинтеза. Эти механизмы защищают и сами митохондрии, снижая уровень кислорода (и вероятность образования активных форм кислорода) в непосредственной близости от митохондриальной ДНК, находящейся в митохондриальном матриксе, а также принимают участие в обеспечении нормального протекания многих физиологических процессов растительных организмов, что подтверждается их широкой распространённостью в растительном царстве. Результаты проведённой нами работы позволяют судить о том, что физиологическая роль путей свободного окисления и механизмы их взаимодействия являются гораздо более сложными, чем представлялось ранее.

Фитохром, А активный) А.

Мессен1джеры.

АТР РВМ.

660 нм.

Активация экспрессии t.

4 °C.

Репрессия экспрессии.

Синтез функционально активных ферментов.

Рис. 33. Гипотетическая схема регуляции экспрессии путей свободного окисления. AAA — ATP/ADP-антипортер, AltOx — альтернативная оксидаза, NDHexвнешняя ротенон-нечувствительная ЫАО (Р)Н-дегидрогсназа, NT-нормальная температура, PUMP — растительный разобщающий белок, Q убихинон, РВМ — рецепторы вязкости мембран, цит с — цитохром с, ЦТКцикл трикарбоновых кислот.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Н. Метаболическая адаптация растений к гипоксии и повышенному содержанию диоксида углерода / А. Н. Ершова. -Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 2007. 264 с.
  2. А.У. Окисление сукцината в глиоксисомах щитка кукурузы / А. У. Игамбердиев, Б. Ф. Иванов, М. И. Родионова // Физиология растений. 1990. — т.37, №.3.- стр. 505−510.
  3. А.У. Роль реакций переаминирования в метаболизме сукцината в эндосперме проростков клещевины / А. У. Игамбердиев, В. Н. Попов // Физиология растений. 1996. — т. 43. № 4. — с. 548−553.
  4. Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. Москва: Высш. шк., 1990. -351с.
  5. В.П. Нефосфорилирующее дыхание как механизм, предотвращающий образование активных форм кислорода /В.П. Скулачев // Молекулярная биология. 1995. — Т. 29, № 6. — с. 1199−1209.
  6. В.П. Снижение внутриклеточной концентрации Ог как особая функция дыхательных систем клетки /В.П. Скулачев // Биохимия. -1994.-т. 59, № 12.-с. 1910−1912.
  7. A critique of the use of inhibitors to estimate partitioning of electrons between mitochondrial respiratoiy pathways in plant / A.H. Millar et al. // Physiologia Plantarum. 1995. — vol. 95. — pp. 523−532.
  8. A plant cold-induced uncoupling protein / M. Laloi et al. // Nature. 1997.- vol. 389. pp. 135−136.
  9. A single amino acid change in the plant alternative oxidase alters the specificity of organic acid activation /I. Djajanegara et al. // FEBS Letters.- 1999.-vol. 454.-pp. 220−224.
  10. Acidianus ambivalens type-II NADH-dehydrogenase: genetic characterization and identification of the flavin moiety as FMN / T.M. Bandeiras et al. //FEBS Lett. 2002. — vol. 531. — pp. 273−277.
  11. Akerman K.E.O. Safranine as a probe of the mitochondrial membrane potential / K.E.O. Akerman, M.K.F. Wikstrom // FEBS Lett. 1976. — vol. 68.-pp. 191−197.
  12. Alternative oxidase in Durham wheat mitochondria. Activation by pyruvate, hydroxypyruvate and glyoxylate and physiological role / D. Pastore et al. // Plant and Cell Physiology. 2001. — vol. 42. — pp. 1373−1382.
  13. Analysis of respiratory chain regulation in roots of soybean seedlings / A.H. Millar et al. // Plant Physiology. 1998. — vol. 117. — pp. 1083−1093.
  14. Annonacin, a lipophilic inhibitor of mitochondrial complex I, induces nigral and striatal neurodegeneration in rats: possible relevance for atypical parkinsonism in Guadeloupe / P. Champy et al. // J Neurochem. 2004.-vol. 88, No. l.-pp. 63−69.
  15. Arabidopsis genes encoding mitochondrial type II NAD (P)H dehydrogenases have different evolutionary origin and show distinct responses to light / A.M. Michalecka et al. // Plant Physiol. 2003. — vol. 133.-pp. 642−652.
  16. AtPUMP: an Arabidopsis gene encoding a plant uncoupling mitochondrifa protein / I.G. Maia et al. // FEBS Lett. 1998. — vol. 429. — pp. 403−406.
  17. Avila-Adame C. Disruption of the alternative oxidase gene in Magnaporthe grisea and its impact on host infection / C. Avila-Adame, W. Koller // Mol Plant Microbe Interact. 2002. — vol. 15, No. 5. — pp. 493−500.
  18. Blackburn P. Ribonuclease inhibitor from human placenta: interaction with derivatives of ribonuclease A / P. Blackburn, B.L. Jailkhani // J Biol Chem. -1979.-vol. 254.-pp. 12 488−93.
  19. Boveris A. The mitochondrial ggeneration and hydrogen peroxide. General properties and effect of hyperbaric oxygen /А. Boveris, B. Chance // Biochem. J. 1973. — vol. 134. — pp. 707−716.
  20. Breitkreuz K.E. Subcellular compartmentation of the 4-aminobutyrate shunt in protoplasts from developing soybean cotyledons / K.E. Breitkreuz, B.J. Shelp//Plant Physiol. 1995.-vol. 108, No. l.-pp. 99−103.
  21. Burge C. Prediction of complete gene structures in human genomic DNA / C. Burge, S. Karlin // J. Mol. Biol. 1997. — vol. 268. — pp. 78−94.
  22. Carneiro P. The main external NAD (P)H dehydrogenase of Neurospora crassa mitochondria /Р. Carneiro, M. Duarte, A. Videira // Biophys Acta. -2004.-vol. 1608.-pp. 45−52.
  23. Characteristics of the aerobic respiratory chains of the microaerophiles Campylobacter jejuni and Helicobacter pylori / M.A. Smith et al. // Arch. Microbiol. 2000. — vol. 174, No. 1−2. — pp. 1−10.
  24. Characterization of mitochondrial alternative NAD (P)H dehydrogenases in arabidopsis: intraorganelle location and expression / D. Elhafez et al. // Plant Cell Physiol. 2006. — vol. 47, No. 1. — pp. 43−54.
  25. Characterization of Neurospora crassa mitochondria prepared with a grind-mill / H. Weiss et al. // Eur J Biochem. 1970. — vol. 14. — pp. 75−82.
  26. Chaudhuri M. Trypanosome alternative oxidase is regulated post-transcriptionally at the level of RNA stability / M. Chaudhuri, R. Sharan, G.C. Hill // J Eukaryot Microbiol. 2002. — vol. 49, No. 4. — pp. 263−269.
  27. Chomczynski P. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction extraction /Р. Chomczynski, N. Sacchi // Anal. Biochem. 1987. — vol. 162. — pp. 156−159.
  28. Cloning of an additional cDNA for the alternative oxidase in tobacco / J. Whelan et al. //Plant Physiology. 1995. — vol. 107. — pp.1469−1470.
  29. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressivemultiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties andweight matrix choice / D. Higgins et al. // Nucleic Acids Res. 1994. — vol. 22. — pp. 4673−4680.
  30. Cold stress decreases the capacity for respiratory NADH oxidation in potato leaves / A.S. Svensson et al. // FEBS Lett. 2002. — vol. 517. — pp. 79−82.
  31. Cottingham I.M. Partial purification and properties of the external NADH dehydrogenase from cuckoo-pint {Arum maculatum) mitochondria /I.M. Cottingham, A.L. Moore //Biochem J. -1984. vol. 224. — pp. 171−179.
  32. Cyanide-insensitive respiration in thermogenic flowers of Victoria and Nelumbo / H. Skubatz et al. // Journal of Experimental Botany. 1990. -vol. 41.-pp. 1335−1339.
  33. Cytochrome and alternative respiratory pathways compete for electrons in the presence of pyruvate in soybean mitochondria /M.H.N. Hoefnagel et al. // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1995. — vol. 318. — pp. 394 400.
  34. Dawson A.G. Oxidation of cytosolic NADH formed during aerobic metabolism in mammalian cells / A.G. Dawson // Trends Biochem Sci. -1979.-vol. 4.-pp. 171−176.
  35. Differential expression of the multigene family encoding the Soybean mitochondrial alternative oxidase / P.M. Finnegan et al,. // Plant Physiology. 1997. — vol. 114. — pp. 455−466.
  36. Effect of carboxyatractylate on transmembrane electrical potencial of plant mitochondria in different metabolic states /F. Macri et al. // Biochem Md Biol Int. 1994. — vol. 34. — pp. 217−224.
  37. Electron partitioning between the cytochrome and alternative pathways in plant mitochondria / M. Ribas-Carbo et al. // Plant Physiology. 1995. -vol. 109. — pp. 829−837.
  38. Enhanced expression and activation of the alternative oxidase during infection of Arabidopsis with Pseudomonas syringae pv tomato / B.H. Simons et al. // Plant Physiology. 1999. — vol. 120. — pp. 529−538.
  39. Fait A. GAB A shunt deficiencies and accumulation of reactive oxygen intermediates: insight from Arabidopsis mutants / A. Fait, A. Yellin, H. Fromm //FEBS Lett. -2005. vol. 579, No. 2. — pp. 415−420.
  40. Fang J. Alternative oxidase present in procyclic Trypanosoma bricei may act to lower the mitochondrial production of superoxide / J. Fang, D.S. Beattie // Arch Biochem Biophys. 2003. — vol. 414, No. 2. — pp. 294−302.
  41. Fang J. External alternative NADH dehydrogenase of Saccharomyces cerevisie: a potential source of superoxide / J. Fang, D.S. Beattie // Free Radic Biol Med. 2003. — vol. 34. — pp. 478−488.
  42. Fatty acids as acute regulation of the proton conductance of hamster brown fat mitochondria / R.M. Locke et al. // Eur J Biochem. -1982. vol. 129. -pp. 373−380.
  43. Fatty acids cycling mechanism and mitochondrial uncoupling proteins / P. Jezek et al. // Biochm et Biophys Acta. 1998. — vol. 1365. — pp. 319−327.
  44. Felsenstein J. PHYLIP Phylogeny Inference Package (Version 3.2) / J. Felsenstein // Cladistics. — 1989. — vol. 5. — pp. 164−166.
  45. Finel M. Does NADH play a central role in energy metabolism in Helicobacter pyloril / M. Finel // Trends Biochem Sci. 1998. — vol. 23. -pp. 412−413.
  46. First evidence and characterization of an uncoupling protein in fungi kingdom: CpUCP of Candida parapsilosis /W. Jarmuszkiewicz et al. // FEBS Letters. 2000. — vol. 467. — pp. 145−149.
  47. Fisher N. A motif for quinine binding sites in respiratory and photosynthetic systems / N. Fisher, P.R. Rich // J Mol Biol. 2000. — vol. 296. — pp. 11 531 162.
  48. Free fatty acids regulate the uncoupling and altermative oxidase activities in plant mitochondria / F.E. Sluse et al. // FEBS Lett. 1998. — vol. 433. — pp. 237- 240.
  49. Functional reconstitution of Arabidopsis thaliana plant uncoupling mitochondrial protein (AtPUMPl) expressed in Escherichia coli /J. Borecky et al II FEBS Letters. 2001. — vol. 505. — pp. 240−244.
  50. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search /S.F. Altschul et al. // Nucleic Acids Res. 1997. — vol. 25. — pp. 3389−3402.
  51. Gomes C.M. A new type-II NADH dehydrogenase from the archaeon Acidianus ambivalens: characterization and in vitro reconstitution of respiratory chain / C.M. Gomes, T.M. Bandeiras, M. Teixeira // J Bioenerg Biomembr. 2001. — vol. 33. — pp. 1−8.
  52. Growth inhibition of bloodstream forms of Trypanosoma brucei by the iron vhelator deferoxamine / T. Breidbach et al. // Int J Parasitol. 2002. — vol. 32, No. 4.-pp. 473−479.
  53. Heat generation and dissipation in plants: can the alternative oxidative phosphorylation pathway serve a thermoregulatory role in plant tissues other than specialized organs? /R.W. Breidenbach et al. // Plant Physiology. -1997.-vol. 114.-pp. 1137−1140.
  54. High-efficiency cloning of full-length cDNA- construction and screening of cDNA expression libraries for mammalian cells / H. Okayama et al. // Methods Enzymol. 1987. — vol. 154. — pp. 3−28.
  55. Hollenberg C.P. The glutamate dehydrogenases of yeast: extra-mitochondrial enzymes / C.P. Hollenberg, W.F. Riks, P. Borst // Biochim Biophys Acta. 1970. — vol. 201. — pp. 13−9.
  56. Homologues of yeast and bacterial rotenone-insensitive NADH dehydrogenases in higher eukaryotes: two enzymes are present in potato mitochondria /A.G. Rasmusson et al. // Plant J. 1999. — vol. 20. — pp. 7987.
  57. Housekeeping gene selection for real-time RT-PCR normalization in potato during biotic and abiotic stress / N. Nicot et al. // Journal of Experimental Botany. 2005. — vol. 56, No. 421. — pp. 2907−2914.
  58. Huh W.K. Characterization of the gene family encoding alternative oxidase from Candida albicans / W.K. Huh, S.O. Kang // Biochem J. 2001. — vol. 356, No. 2.-pp. 595−604.
  59. Hydrogen peroxide generation by higher plant mitochondria oxidizing complex I or complex II substrates /Е. Braidot et al. // FEBS Lett. -1999. -vol. 451.-pp. 347−350.
  60. Identification of a mitochondrial external NADPH dehydrogenase by overexpression in transgenic Nicotiana sylvestris / A.M. Michalecka et al. // Plant J. 2004. — vol. 37. — pp. 415−425.
  61. Identification of AtNDIl, an internal non-phosphorylating NAD (P)H dehydrogenase in arabidopsis mitochondria / C.S. Moore et al. // Plant Physiology. 2003. — vol. 133. — pp. 1968−1978.
  62. In vivo complementation of complex I by the yeast Ndil enzyme. Possible application for treatment of Parkinson disease / B.B. Seo et al. // J Biol Chem.-2006.-vol. 281, No. 20.-pp. 14 250−14 255.
  63. Jezek P. Evidence for Anion-translocating Plant Uncoupling Mitachondrial Protein in potato mitochondria /Р. Jezek, A.D.T. Costa, A.E. Vercesi // J Biol Chem. 1996. — vol. 271. — pp. 32 743−32 748.
  64. Kita K. Parasite mitochondria as drug target: diversity and dynamic changes during the life cycle / K. Kita, C. Nihei, E. Tomitsuka // Curr Med Chem. -2003. vol. 10, No. 23. — pp. 2535−2548.
  65. Kowaltowski A. J. Activation of the potato plant uncoupling mitochondrial protein inhibits reactive oxygen species gtntration by the respiratory chain / A.J. Kowaltowski, A.D.T. Costa, A.E. Vercesi // FEBS Lett. 1998. — vol. 425.-pp. 213−216.
  66. Light regulation of the arabidopsis respiratory chain. Multiple discrete photoreceptors responses contribute to induction of type II NAD (P)H dehydrogenases genes / M.A. Escobar et al. // Plant Physiol. 2004. — vol. 136.-pp. 2710−2721.
  67. Livak K.J. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2"AACt method / K.J. Livak, T.D. Schmittgen // Methods. 2001. — vol. 25. — pp. 402−408.
  68. Locke R.M. A re-evolution of the role of fatty acids in the physiological regulation of the proton conductance of hamster brown adipose tissue mitochondria / R.M. Locke, D.G. Nicholls // FEBS Lett. 1981. — vol. 135. -pp. 249−252.
  69. Marsh P.B. Respiration and fermentation in the carrot, Daucus carota- I Respiration / P.B. Marsh, D.R. Goddard // American Journal of Botany. -1939. vol. 26. — pp. 724−728.
  70. Mcintosh L. Molecular biology of the alternative oxidase / L. Mcintosh // Plant Physiology. 1994. — vol. 105, No. 3. — pp.781−786.
  71. Meeuse B.J.D. Thermogenic respiration in aroids / B.J.D. Meeuse // Annual Reviews of Plant Physiology. 1975. — vol. 26. — pp. 117−126.
  72. Melo A.M.P. New insights into type-II NAD (P)H:quinine oxidoreductases / A.M.P. Melo, T.M. Bandeiras, M. Teixeira // Microb and Mol Biol Rev. -2004. vol. 68, No. 4. — pp. 603−616.
  73. Melo A.M.P. Primary structure and characterization of 64 kDa NADH dehydrogenase from the inner membrane of Neurospora crassa mitochondria / A.M.P. Melo, M. Duarte, A. Videira // Biochim Biophys Acta. 1999. — vol. 1412. — pp. 282−287.
  74. Menz R.I. Identification and characterization of an inducible NAD (P)H dehydrogenase from red beetroot mitochondria / R.I. Menz, D.A. Day // Plant Physiol. 1996. — vol. 112. — pp. 607−613.
  75. Menz R.I. Purification and characterization of a 43-kDa rotenone-insensitive NADH dehydrogenase from plant mitochondria / R.I. Menz, D.A. Day // J Biol Chemb. 1996. — vol. 271. — pp. 23 117−23 120.
  76. Millar A.N. Regulation of Alternative Oxidase Activity by Pyruvate in Soybean Mitochondria / A.N. Millar, FJ. Bergersen, D.A. Day // Plant Physiol. Biochem. 1994. — vol. 32. — pp. 847−852.
  77. Millhouse J. Control of the citric acid cycle in mitochondria from germinating castor bean endosperm / J. Millhouse, J.T. Wiskich // Plant Science. 1986. — vol. 46, No. 1. — pp. 15−19.
  78. Mitochondrial disease: a historical, biochemical, and London perspective / J.M. Land et al. //Neurochem Res. 2004. — vol. 29. — pp. 483−491.
  79. Mitochondrial succinic-semialdehyde dehydrogenase of the gamma-aminobutyrate shunt is required to restrict levels of reactive oxygen intermediates in plants / N. Bouche et al. // Proc Natl Acad Sci USA. -2003. vol. 100, No. 11. — pp. 6843−6848.
  80. Molecular aspects of structure-function relationships in mitochondrial adenine nucleotide carrier / P.V. Vignais et al. // Structure and properties of cell membranes. 1985. — vol. 11. — pp. 139−179.
  81. Molecular pathophysiology of Parkinson’s disease / D.J. Moore et al. // Annu Rev Neurosci. 2005. — vol. 28. — pp. 57−87.
  82. Moller I.M. A new dawn for plant mitochondrial NAD (P)H dehydrogenases / I.M. Moller // Trends Plant Sci. 2002. — vol. 7. — pp. 235−237.
  83. Moller I.M. Binding and screening by cations and the effect on exogenous NAD (P)H oxidation in Neurospora crassa mitochondria / I.M. Moller, J.-P. Schwitzguebel, J.M. Palmer // Eur J Biochem. 1982. — vol. 123. — pp. 8188.
  84. Moller I.M. NAD (P)H-ubiquinone oxidoreductases in plant mitochondria / I.M. Moller, A.G. Rasmusson, K.M. Fredlund // J Bioenerg Biomembr. -1993.-vol. 25. pp. 377−384.
  85. Moller I.M. Plant mitochondria and oxidative stress: electron transport, NADPH turnover, and metabolism of reactive oxygen species / I.M. Moller // Annual Reviews of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 2001. -vol. 52.-pp. 561−591.
  86. Mullis K.B. Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction / K.B. Mullis, F.A. Faloona // Methods Enzymol. 1987. -vol.155, — pp. 335−350.
  87. NADH dehydrogenases: from basic science to biomedicine / T. Yagi et al. //J Bioenerg Biomembr. 2001. — vol. 33, No. 3. — pp. 233−242.
  88. New insight into the regulation of plant succinate dehydrogenase / C. Affourtit et al. //J. Biol. Chem.- 2001. vol. 276. — pp 32 567−32 574.
  89. Nicholls D. G. Thermogenic techanisms in brown fat / D.G. Nicholls, R.M. Locke // Physiol Revues. 1984. — vol. 64. — pp. 1−64.
  90. Nihei C. Trypanosome alternative oxidase as a target of chemotherapy / C. Nihei, Y. Fukai, K. Kita // Biochem Biophys Acta. 2002. — vol. 1587, No. 2−3. — pp. 234−239.
  91. Organic acid activation of the alternative oxidase of plant minochondria / A.H. Millar et al. //FEBS Letters. 1993. — vol. 329. — pp. 259−262.
  92. Palmieri F. Mitochondrial carrier proteins / F. Palmieri // FEBS Lett. 1995. — vol. 346. — pp. 48−54.
  93. Popov V.N. Possible role of free oxidation processes in the regulation of reactive oxygen species production in plant mitochondria / V.N. Popov // Biochem. Soc. Trans. 2003.- vol. 31. — pp. 1316−1317.
  94. Presymptomatic visualization of plant-virus interactions by thermography /L. Chaerle et al. //Nature Biotechnology. 1999. — vol. 17. — pp. 813−816.
  95. Primary structure and import pathway of the rotenone-insensitive NADH-ubiquinone oxidoreductase of mitochondria from Saccharomyces cerevisiae /S. De Vries et al. // Eur J Biochem. 1992. — vol. 203. — pp. 587−592.
  96. Promper C. The role of the proton-pumping and alternative respiratory chain NADH: ubiquinone oxidoreductases in overflow catabolism of Aspergillus niger / C. Promper, R. Schneider, H. Weiss // Eur J Biochem, -1993. vol. 216.- pp. 223−30.
  97. Protein measurement with the folin pihend reagent / O.H. Lowry et al. // J. Biol. Chem. 1951. — vol. 193. — pp. 265−275.
  98. PUMPingplants /А.Е. Vercesi et al. //Nature. 1995. — vol. 375. — pp. 24.
  99. Purvis A.C. Does the alternative pathway ameliorate chilling injury in sensitive plant tissues? / A.C. Purvis, R.L. Shewfelt // Physiologia Plantarum. 1993. — vol. 88. — pp. 712−718.
  100. Purvis A.C. Reduction of superoxide production by mitochondria oxidizing NADH in the presence of organic acids / A.C. Purvis // Journal of Plant Physiology. 2001. — vol. 158. — pp. 159−165.
  101. Regulation of the alternative oxidase activity in six wild monocotyledonous species- an in vivo study at the whole root level / F.F. Millenaar et al. // Plant Physiology. 2001. — vol. 126. — pp. 376−387.
  102. Regulation of the cyanide-resistant alternative oxidase of plant mitochondria / D.M. Rhoads et al. // The Journal of Biological Chemistry. -1998. vol. 273. — pp. 30 750−30 756.
  103. Respiratory chains from aerobic thermophilic / M.M. Pereira et al. // J Bioenerg Biomembr. 2004. — vol. 36. — pp. 93−105.
  104. Roberts Т.Н. Direct evidence for the presence of two external NAD (P)H dehydrogenases coupled to the electron transport chain in plant mitochondria / T. H Roberts, K.M. Fredlund, I.M. Moller // FEBS Lett. -1995.-vol. 373.-pp. 307−309.
  105. Role of alternative oxidase in pathogenesis of Cryptococcus neoformans / S. Akhter // Infect Immun. 2003. — vol. 71, No. 10. — pp. 5794−5802.
  106. Rottenberg H. Fatty acid uncoupling of oxidative phosphorylation in rat liver mitochondrial / H. Rottenberg, K. Hachimoto // Biochem. 1986. — vol. 25.-pp. 1747−1755.
  107. Rozen S. Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers / S. Rozen, H. Skaletsky // Methods Mol. Biol. 2000. — vol. 132. — pp. 365−386.
  108. Salicylic acid enhances the activity of the alternative pathway of respiration in tobacco leaves and induces thermogenicity / D. Van der Straeten et al. // Plant. 1995. — vol. 196. — pp. 412−419.
  109. Satya Narayan V. The 4-aminobutyrate shunt in Solanum tuberosum / V. Satya Narayan, P.M. Nair // Phytochemistry. 1986. — vol. 25, No. 5. — pp. 997−1001.
  110. Satya Narayan V., Nair PM (1990) Metabolism, enzymology and possible roles of 4-aminobutyrate in higher plants / V. Satya Narayan, P.M. Nair // Phytochemistry. 1990. — vol. 29, No. 2. — pp. 367−375.
  111. Saviani E. E. Fatty acid-mediated uncoupling of potato tuber mitochondria / E.E. Saviani, I.S. Martins // Biochem. Mol. Biol. Int. 1998. — vol. 44. — pp. 833−839.
  112. Scandalios J.G. Oxygen stress and superoxide dismutase / J.G. Scandalios // Plant Physiology. 1993. — vol. 101. — pp. 7−12.
  113. Schonfeld P. Does the role of ADP/ATP- antiporter in the uncoupling effect of fatty acids depend on the mitochondria type? / P. Schonfeld // FEBS Lett.- 1992.- vol. 303.-pp. 190−192.
  114. Skubatz H. Oscillatory, heat-production in male cones of cycads / H. Skubatz, W. Tang, B.J.D. Meeuse // Journal of Experimental Botany. -1 993.- vol. 44. pp. 489−492.
  115. Skulachev V. P. Anion carriers in fatty acid-mediated physiological uncoupling / V.P. Skulachev // J. Bioenerg. Biomembr. 1999. — vol. 31. -pp. 431−445.
  116. Skulachev V. P. Fatty acid circuit as a physiological mechanism of uncoupling of oxidative phosphorylation / V.P. Skulachev // FEBS Lett. -1991.-vol. 294.-pp. 158−162.
  117. Skulachev V. P. Uncoupling: new approaches to an old problem of bioenergetics / V.P. Skulachev // Biochim et Biophys Asta. 1998. — vol. 1363.-pp. 100−124.
  118. Skulachev V.P. Role of uncoupled and non-coupled oxidations in maintenance of safely low levels of oxygen and its one-electron reductants /
  119. V.P. Skulachev // Quarterly Reviews of Biophysics. 1996. — vol. 29. — pp. 169−202.
  120. Specificity of the organic acid activation of alternative oxidase in plant mitochondria / A.H. Millar et al. // Plant Physiiology. 1996. — vol. 111.-pp. 613−618.
  121. Stitt M. Pyrophosphate as an energy donor in the cytosol of plant cells: an enigmatic alternative to ATP / M. Stitt // Botanica Acta. 1998. — vol. 111.-pp. 167−175.
  122. Stress-induced co-expression of alternative respiratory chain components in Arabidopsis thaliana / R. Clifton et al. // Plant Mol Biol. 2005. — vol. 58. -pp. 193−212.
  123. Stryer L. Biochemistry / L. Stryer. N.Y.: Freeman. — 1995. — 1064 p.
  124. Svensson A.S. Light-dependent gene expression for proteins in the respiratory chain of potato leaves / A.S. Svensson, A.G. Rasmusson // Plant J.-2001.-vol. 28.-pp. 73−82.
  125. The acute regulation of mitochondrial proton conductance in cell and mitochondria Prom the brown fat of cold-adapted and warm-adapted guinea-pigs /R.M. Locke et al. // Eur J Biochem. 1983. — vol. 129. — pp. 381−387.
  126. The alternative oxidase in roots of Poa annua after transfer from high-light to low-light conditions /*F.F. Millenaar et al. // Plant Journal. 2000. — vol. 23. — pp. 623−632.
  127. The ATP/ADP-antiporter is involved in the uncoupling effect of fatty acids on mitochondria /A.Yu. Andreyev et al. // Eur. J. Biochem. 1989. — vol. 182. — pp. 585−592.
  128. The cyanide-resistant oxidase: To inhibit or not to inhibit, that is the question / D.A. Day et al. // Plant Physiology. 1996. — vol. 110. — pp. 1−2.
  129. The external calcium-dependent NADH dehydrogenase from Neurospora crassa mitochondria / A.N.P. Melo et al. // The Journal of Biological Chemistry. 2001. — vol. 276. — pp. 3947−3951.
  130. The internal alternative NADH dehydrogenase of Neurospora crassa /М. Duarte et al. // Biochem J. 2003. — vol. 71. — pp. 1005−1011.
  131. The internal rotenone-insensitive NADPH dehydrogenase contributes to malate oxidation by potato tuber and pea leaf mitochondria /S.C. Agius et al. //Physiologia Plantarum. 1998. — vol. 104. — pp 329−336.
  132. The respiratory chain of the thermophilic archaeon Sulfolobus metallicus: studies on the type-II NADH dehydrogenase / T.M. Bandeiras et al. //Biochim Biophys Acta. 2003. — vol. 1557. — pp. 13−19.
  133. The role of alternative oxidase in modulating carbon use efficiency and growth during macronutrient stress in tobacco cells / S.M. Sieger et al. // J Exp Bot. 2005. — vol. 56. — pp. 1499−1515.
  134. The role of mild uncoupling and non-coupled respiration in the regulation of hydrogen peroxide generation by pland mitochondria /V. Casolo et al. // FEBS Lett. 2000. — vol. 274. — pp. 53−57.
  135. The role of the alternative oxidase in stabilizing the in vivo reduction state of ubiquinone pool- and the activation state of the alternative oxidase / F.F. Millenaar et al. // Plant Physiology. 1998. — vol. 118. — pp. 599−607.
  136. The Saccharomyces cerevisiae NDE1 and NDE2 genes encode separate mitochondrial NADH dehydrogenases catalyzing the oxidation of cytosolic NADH / M.A.H. Luttik et al. // The Journal of Biological Chemistry. -1998. vol. 273. — pp. 24 529−24 534.
  137. Umbach A.L. Covalent and noncovalent dimmers of the cyanide-resistant alternative oxidase protein in higher plant mitochondria and their relationship to enzyme activity / A.L. Umbach, J.N. d Siedow // Plant Physiology. 1993. — vol. 103. — pp. 845−854.
  138. Umbach A.L. Regulation of alternative oxidase kinetics by pyruvate and intermolecular disulfide bond redox status in soybean seedling mitochondria / A.L. Umbach, J.T. Wiskich, J.N. Siedow // FEBS Letters. 1994. — vol. 348.-pp. 181−184.
  139. Van Herk A.W.H. Die chemischen Vorgange im Sauromatum-Kolben / A.W.H. Van Herk // Receuil des Botaniqiues Neerlandais. 1937. — vol. 34. -pp. 69−156.
  140. Vanlerberghe G.C. ALTERNATIVE OXIDASE: from gene to function / G.C. Vanlerberghe, L. Mcintosh // Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. -1997.-vol. 48.-pp. 703−734.
  141. Vanlerberghe G.C. Mitochondrial electron transport regulation of nuclear gene expression. Studies with the alternative oxidase gene of tobacco / G.C. Vanlerberghe, L. Mcintosh // Plant Physiology. 1994. — vol. 105. — pp. 867 874.
  142. Vanlerberghe G.C. Molecular localization of a redox-modulated process regulating plant mitochondrial electron transport / G.C. Vanlerberghe, L. Mcintosh, J.Y.H. Yip//The Plant Cell. 1998. — vol. 10. — pp. 1551−1560.
  143. Wagner A.M. Alternative oxidase: its possible role / A.M. Wagner, A. Moore // Bioscience Reports. 1997. — vol. 17. — pp. 319−333.
  144. Wagner A.M. Measurements of in vivo ubiquinone reduction levels in plant cells / A.M. Wagner, M.J. Wagner // Plant Physiology. 1995. — vol. 108. -pp. 277−283.
  145. Wagner A.M. The alternative respiration pathway in plants: Role and regulation / A.M. Wagner, K. Krab // Physiologia Plantarum. 1995. — vol. 95.-pp. 318−325.
  146. Whelan J. Sequencing of a soybean alternative oxidase cDNA clone / J. Whelan, L. Mcintosh, D.A. Day // Plant Physiology. 1993. — vol. 103. — pp. 1481.
  147. Wierenga R.K. Preddiction of the occurrence of the ADP-binding beta alpha beta-fold in proteins, using an amino acid sequence fingerprint / R.K. Wierenga, P. Terpstra, W.G. Hoi // J Mol Biol. 1986. — vol. 187. — pp. 101 107.
  148. Winkler E. Effect of fatty acids on H+transport activity of the reconstituted uncoupling protein / E. Winkler, M. Klingenberg // J Biol Chem. -1994. -vol. 269.-pp. 2508- 2515.
  149. Yagi T. Bacterial NADH-quinone oxidoreductases / T. Yagi // J Bioenerg Bioomembr. 1991. — vol. 23. — pp. 211−225.
  150. Zottini M. Oxidation of external NAD (P)H by mitochondria from taproots and tissue cultures of sugar beet {Beta vulgaris) / M. Zottini, G. Mandolino, D. Zannoni // Plant Physiol. 1993. — vol. 102. — pp. 579−585.1501. БЛАГОДАРНОСТИ
  151. Автор хотел бы выразить благодарность тем людям, которые помогали ему, и без которых эта работа никогда бы не вышла в свет.
  152. В первую очередь я выражаю слова признательности своим дорогим и любимым родителям. Огромное им спасибо за их бесконечное терпение, поддержку, любовь и заботу.
  153. Я благодарю моего научного руководителя, Попова Василия Николаевича, за его ценные советы по планированию экспериментов, обработке полученных результатов и за его бесконечный оптимизм, вселяющий надежду на успех.
  154. Я также признателен заведующему кафедрой физиологии и биохимии растений ВГУ Епринцеву Александру Трофимовичу за общее руководство моим проектом и помощь в обеспечении материальной базы исследования.
  155. Хочется выразить признательность Елене Николаевне Моховой и Ольге Марковой, открывшим для меня удивительный мир растительной биоэнергетики.
  156. Я благодарен Егору Борисовичу Прохорчуку за ценные консультации по стратегии планирования, проведения и интерпретации результатов количественного ПЦР-анализа.
  157. Отдельное спасибо Константину Петровичу Пенскому за оказанную помощь в издании автореферата.
  158. Также хочу сказать спасибо всем моим друзьям, которые всегда подставляли мне плечо и оказывали поддержку в минуты отчаянья.1. Олег Фоменко.
Заполнить форму текущей работой

Сдать сессию!