Tag Archives: NADPH-оксидаза

Гідроген пероксид як сигнальний посередник за індукування теплостійкості проростків пшениці путресцином

Ю. Є. Колупаєв1,2, О. І. Кокорев1, Т. О. Ястреб1, О. І. Горєлова1

1Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Україна

Отримано: 27 травня 2019; Затверджено: 18 жовтня 2019

Поліаміни належать до мульти­функціональних стресових метаболітів рослин. Однак відомості про вплив екзогенних поліамінів на стійкість рослин до високих температур суперечливі, при цьому залишається неясним, які сигнальні посередники задіяні в реалізації їх фізіологічних ефектів. Досліджували можливу участь гідроген пероксиду як посередника за дії екзогенного діаміну путресцину на стійкість етіольованих проростків пшениці (Triticum aestivum L.) до гіпертермії (10-хвилинного прогрівання при 46 °С) і функціонування антиоксидантної системи. Встановлено, що обробка проростків путресцином в концентраціях 0,25–2,5 мМ спричиняла істотне підвищення їх теплостійкості. У відповідь на дію путресцину в клітинах коренів відбувалося транзиторне збільшення вмісту H2O2. Такий ефект усувався обробкою проростків інгібітором діаміноксидази аміногуанідином та інгібітором NADPH-оксидази імідазолом. Ці інгібітори, а також скавенджер гідроген пероксиду диметилтіосечовина (ДМТС), нівелювали спричинювані путресцином ефекти підвищення теплостійкості проростків та збільшення активності супероксиддисмутази і каталази. Під впливом ДМТС та імідазолу, але не аміногуанідину, усувався ефект підвищення активності гваяколпероксидази в коренях проростків, оброблених путресцином. Зроблено висновок про роль гідроген пероксиду та можливу участь діаміноксидази і NADPH-оксидази в його утворенні за реалізації стрес-протекторної дії путресцину на проростки пшениці.

Вплив саліцилової і янтарної кислот на утворення активних форм кисню в колеоптилях пшениці

Ю. Є. Колупаєв, Т. О. Ястреб, М. В. Швиденко, Ю. В. Карпець

Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@mail.ru

Проведено порівняльне дослідження впливу екзогенних кислот – саліцилової (СК) та янтарної (ЯК) на генерацію активних форм кисню ізольованими колеоптилями пшениці (Triticum aestivum L.). Показано, що ці кислоти посилюють утворення супероксидного аніон-радикала (O2•–), котре частково пригнічується обробкою колеоптилів як інгібітором пероксидази (саліцилгідроксамовою кислотою), так і інгібіторами NADPH-оксидази (імідазолом і α-нафтолом). Під впливом СК і ЯК у колеоптилях відбувається підвищення вмісту пероксиду водню, активності пероксидази і супероксиддисмутази (СОД), при цьому активність каталази істотно не змінюється. Обробка колеоптилів СК і ЯК підвищує їхню стійкість до абіотичного стресу (потенційно летальне нагрівання при 43 ± 0,1 °С, 10 хв). Зроблено висновок, що посилення утворення O2•– в колеоптилях пшениці під впливом СК і ЯК, імовірно, пов’язане із підвищенням активності апопластної пероксидази і NADPH-оксидази, а збільшення вмісту H2O2 – зі зростанням активності СОД. Ці ензимні системи задіяні в індукуванні захисних реакцій рослинних клітин на гіпертермію.

Індукування теплостійкості рослинних клітин донором гідроген сульфіду опосередковано генерацією H(2)O(2) з участю NADPH-оксидази і супероксиддисмутази

Ю. Є. Колупаєв1,2, К. М. Фірсова1, Т. О. Ястреб1

1Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@ukr.net;
2Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Україна

Досліджували участь ензиматичних систем, що забезпечують генерацію і перетворення активних форм кисню (АФК), в реалізації стрес-протекторного ефекту гідроген сульфіду (H2S) на клітини колеоптилів пшениці. Показано, що обробка ізольованих колеоптилів 100 мкМ розчином донора гідроген сульфіду – гідросульфіду натрію (NaHS) – спричиняла в них транзиторне посилення генерації супер­оксидного аніон-радикала (O2•–), підвищення вмісту пероксиду водню та активності супер­оксиддисмутази (СОД). Посилення генерації АФК усувалося інгібітором NADPH-оксидази – імідазолом, але не інгібітором пероксидази – азидом натрію. Обробка колеоптилів інгібітором СОД – діетилдитіокарбаматом натрію (ДДК) – посилювала генерацію O2•– і нівелювала ефект підвищення вмісту H2O2, індукований дією NaHS. Через добу після обробки донором H2S генерація АФК знижувалася до рівня контролю, при цьому помітно збільшувалася активність антиоксидантних ензимів і підвищувалася стійкість колеоптилів до ушкоджуючого нагрівання. Ці ефекти донора гідроген сульфіду усувалися обробкою колеоптилів інгібіторами NADPH-оксидази (імідазолом) і СОД (ДДК). Дійшли висновку, що у формуванні сигналу, який індукує протекторні системи і зумовлює підвищення теплостійкості рослинних клітин, задіяні NADPH-оксидаза, що генерує O2•–, і СОД, яка перетворює його на H2O2, що виконує сигнальні функції.

Участь активних форм кисню в індукуванні аскорбатпероксидази і гваяколпероксидази під час теплового загартовування проростків пшениці

Ю. Є. Колупаєв, О. І. Обозний

Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@mail.ru

Досліджували вплив однохвилинного загартовуючого прогріву (42 °С) на динаміку генерації Н2О2 і активності антиоксидантних ензимів у коренях проростків пшениці. Показано, що протягом перших 30 хв після дії гіпертермії збільшується вміст Н2О2, надалі він знижується до рівня контролю. Активність супероксиддисмутази (СОД) істотно збільшується вже через 10 хв після прогріву і зберігається на підвищеному рівні протягом 24 год спостережень. Активність аскорбатпероксидази і гваяколпероксидази підвищується через 3–6 год після загартовуючого прогріву і досягає максимуму через 24 год, коли відбувається найзначніше підвищення теплостійкості проростків. Спричинене загартовуючим прогрівом короткочасне збільшення вмісту Н2О2 пригнічувалося обробкою проростків диметилтіосечовиною (скавенджером H2O2) інгібіторами NADPH-оксидази (імідазолом) і СОД (діетилдитіокарбаматом натрію). Всі ці ефектори нівелювали збільшення активності аскорбатпероксидази і гваяколпероксидази, зумовлене загартовуючим прогрівом, й істотно пригнічували розвиток теплостійкості проростків. Зроблено висновок про роль пероксиду водню, що утворюється за участю NADPH-оксидази і СОД, в індукуванні антиоксидантної системи під час теплового загартовування проростків пшениці.

Активні форми кисню та іони Са як можливі посередники за індукування теплостійкості рослинних клітин жасмоновою кислотою

Ю. В. Карпець, Ю. Є. Колупаєв, Т. О. Ястреб, О. І. Обозний,
М. В. Швиденко, Г. А. Лугова, А. О. Вайнер

Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@mail.ru

Досліджували участь активних форм кисню та іонів кальцію в реалізації впливу екзогенної жасмонової кислоти (ЖАК) на теплостійкість колеоптилів пшениці. Дія ЖАК (1 мкМ) на колеоптилі спричинює транзиторне посилення генерації супероксидного аніон-радикала (O2•–) і пероксиду водню з максимумом через 15–30 хв від початку обробки. Протягом першої години від початку дії ЖАК на колеоптилі відзначається підвищенням активності супероксиддисмутази (СОД). Надалі (через 5–24 год після початку обробки) відбувається зниження генерації АФК колеоптилями дослідного варіанта, а активність СОД наближається до значень контролю. Індуковане ЖАК посилення генерації супероксидного радикала пригнічується антиоксидантом іонолом і частково нівелюється інгібітором NADPH-оксидази імідазолом, хелатором позаклітинного кальцію ЕГТА і блокатором кальцієвих каналів хлоридом лантану. Передобробка колеоптилів іонолом, імідазолом, ЕГТА і LaCl3 також частково знімає, спричинюваний екзогенною ЖАК ефект підвищення їхньої стійкості до ушкоджуючого прогріву. Висловлено припущення, що в реалізації фізіологічних ефектів ЖАК задіяні АФК, котрі генеруються з участю NADPH-оксидази, активність якої залежить від надходження іонів кальцію з позаклітинного простору в цитозоль.

Активні форми кисню і стресовий сигналінг у рослин

Ю. Є. Колупаєв, Ю. В. Карпець

Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, Україна;
e-mail: plant_biology@mail.ru

В огляді узагальнено дані щодо основних процесів і компартментів, які беруть участь в утворенні активних форм кисню (АФК) у рослинних клітинах. Охарактеризовано особли­вості будови і регуляції NADPH-оксидази як одного з основних ензиматичних продуцентів АФК. Як можливі сенсори редокс-сигналів у рослинних клітинах розглянуто двокомпонентні гістидинкінази, АФК-чутливі транскрипт-фактори, АФК-чутливі протеїнкінази і редоксрегульовані іонні канали. Обговорено взаємодію між АФК та іншими сигнальними посередниками, особливо оксидом азоту та іонами кальцію. Проаналізовано роль АФК як сигнальних посередників у розвитку стійкості рослин до гіпертермії, осмотичного шоку й інших абіотичних стресорів.