П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 2. Физиология растений, страница 96

Пос­ледние, как полагают, контролируются7.6. Контроль развития с помощью фитогормонов |317ветственно из ауксинспецифичного и об­щего активирующего транскрипцию эле­мента. Согласно последним, хотя еще ча­стично гипотетическим представлениям,ИУК индуцирует убиквитинирование (см.7.3.1.3) и тем самым — протеолитическийраспад репрессорного белка, после удале­ния которого начинается транскрипциянапрямую регулируемых ауксином генов(рис.

7.44). В убиквитинировании участвуетактиваторный белок AXR1; мутация в со-продуктами первично регулируемых аук­сином генов, из которых некоторые явля­ются транскрипционными факторами. Впромоторах первично регулируемых аукси­ном генов, активность которых уже через5 — 10 мин после внесения ауксина сильноувеличивается, можно идентифицироватьчаще несколько ауксин-чувствительныхэлементов (англ. auxin responsive element,ARE); это участки последовательности дли­ной -25 — 30 п.н., которые состоят соот­Регулируемый ауксином доменАуксинспецифичныйцис-элементОбщий усиливающийтранскрипцию цис-элементTGTCTC"Фрагмент промотора,регулируемогоауксином генаТранскрипционный ТранскрипционныйфакторфакторfV^v,'1U +АТФПосле разрушенияубиквитинированногорепрессора начинаетсятранскрипцияАМФ + ФФНU— U—U—U —(AXRlIJCRi)Протеасома\ГиАТФддфи / XиUУбиквитин+фнАктиватору б |иквитинпротеинлигазыи у к,. Y./J* ,.'*'J- tУПротеолизРис.

7.44. Гипотетическая модель активации генов с помощью индолил-3-уксусной кислоты (ИУК).ИУК активирует локализованный в клеточном ядре гетеродимерный комплекс белков AXR1 и ECR1,который, со своей стороны, активирует убиквитинпротеинлигазу (ЕЗ*). Она способствует убиквитинированию специфичных репрессорных белков, препятствующих транскрипции регулируемых аук­сином генов, и индуцирует тем самым разрушение репрессоров протеасомои (см. 7.3.1.3). Распадубиквитинированных репрессоров ведет к началу транскрипции соответствующих генов. Убиквитинконъюгационная система состоит в основном из убиквитинактивирующего фермента (Е1), кото­рый переносит убиквитин на убиквитинконъюгирующий белок (Е2), от которого убиквитин при со­действии субстратспецифичной убиквитинпротеинлигазы (ЕЗ) переводится на белковый субстрат.Образуются многократно убиквитинированные белки, которые быстро разрушаются протеасомои,высвобождая убиквитин, если они несут 4 или более молекул убиквитина.

В клетке имеется несколькоферментов ЕЗ-типа; часто речь идет о гетероолигомерных белковых комплексах, которые нуждают­ся в активации (ЕЗ*) с помощью гетеродимерного активатора. Этот активатор имеет сходство с Е1 ферментом; один компонент соответствует N-концевой части, а второй — С-концевой части Е1-эн­зима. В случае регулируемых ауксином генов эту роль играет AXR1/ECR1-комплекс.

Нарушение фун­кции AXR1, например, вследствие мутации в AXRI-гене, вызывает потерю способности реагиро­вать на ауксин. Белок был назван по мутанту ахг1 (англ. auxin resistant — устойчивый к ауксину).ECR1 (англ. Е1 -C-terminus related — похожий на С-конец убиквитинактивизирующего белка Е1): бе­лок был открыт на основе этого сходства318 L ГЛАВА 7. Ф И З И О Л О Г И ЯРАЗВИТИЯответствующем гене ведет к потере спо­собности клеток реагировать на ауксин(AXR, англ. auxin resistant — фенотип ахгмутанта).7.6.2.

ЦитокининыЦитокинины — это 1Ч6-замещенныепурины (рис. 7.45), которые были открытына основании их стимулирующего действияна деление клеток (цитокинез — клеточ­ное деление).7.6.2.1. Многообразие цитокининовВ опытах по культуре ткани сердцеви­ны табака на средах определенного соста­ва было найдено, что добавление однойлишь индолил-3-уксусной кислоты стиму­лирует только растяжение клеток, но недостаточно для активации клеточных де-Естественные цитокининыHvJUU?N - (Д -изопентенил)аминопурин(изопентениладенин,нем. Isopentenyladenin, IPA)CH2OHТранс-зеатин(нем. frans-Zeatin, tZ)Синтетические цитокинины-ОН^СНWI6нN -фурфуриламинопурин (кинетин)-TVн^ ^сн2N^кНN -бензиламинопурин(БАП, нем.

Benzylaminnopurin,ВАР)Р и с . 7 . 4 5 . П р и м е р ы естественных и с и н т е т и ­ческих ц и т о к и н и н о в .Естественные ц и т о к и н и н ы и м е ю т с я в клетке нетолько в виде с в о б о д н ы х о с н о в а н и й , как п о к а ­з а н о , но т а к ж е в виде р и б о з и д о в и р и б о з и л - 5 ' м о н о ф о с ф а т о в ( с м . рис. 7.46)лений. В результате систематического по­иска фактора, стимулирующего клеточныеделения, сначала была обнаружена силь­ная активность в автоклавированных пре­паратах ДНК. Активное соединение былозатем идентифицировано как М6-фурфуриламинопурин (рис. 7.45). Оно возникает приавтоклавировании ДНК в результате гид­ролиза, отщепления фосфата и перемеще­ния дезоксирибозы из первоначального по­ложения (Г -» 9) (ср. рис.

1.4) в положе­ние при отщеплении воды (5' —> 6). Этовещество, названное кинетином, не встре­чается в растениях, однако природныецитокинины также являются 1Ч6-замещенными производными аденйна. Важнейшиеиз них ]Ч6-изопентениладенин (IPA) и/ярянс-зеатин (tZ); они встречаются в рас­тении в виде свободных оснований, рибо­зидов или рибозил-5'-монофосфатов.

В ка­честве активных цитокининов выступаютлишь свободные основания, в первую оче­редь транс-зеатн, преобладающий цитокинин также в большинстве тканей. В фи­зиологических работах, например с куль­турами клеток, предпочитают синтетичес­кие цитокинины (см.

рис. 7.45) из-за ихболее высокой стабильности.Ранее мы упоминали, что 1Ч6-замещенный аденин, например IPA, как редкоеоснование входит в состав определенныхтРНК (см. рис. 1.10). Возможно, что в тка­нях с высоким содержанием РНК при рас­паде тРНК возникает цитокинин, но фи­зиологическое значение этого процессанеясно. Так, в определенных тРНК встре­чается как редкое основание также зеатин,однако а виде цис-изомера, в то время какв виде свободной формы встречается ис­ключительно транс-зеагин. Первоначаль­ное предположение о стимулирующем дей­ствии цитокинина на метаболизм мРНК ибелков, основанное на его встраивании втРНК, не подтвердилось, после чего ста­ло ясно, что 1Ч6-замещенный аденин воз­никает в тРНК только благодаря последу­ющему пренилированию аденйна (см.1.2.4).^-замещенные аденины, найденныеуже у бактерий, встречаются также у гри­бов. Они могут иметь физиологическое зна­чение у фитопатогенов (например, Agrobac-7.6.

Контроль развития с помощью фитогормонов | 3 1 9terium tumefaciens, см. бокс 9.2) и симбиотических бактерий (например, Phyllobacterium rubiacearurri) или у микоризных гри­бов (см. 9.2.3). Так, вызванная Rhodococcusfascians фасциация побега обусловлена цитокининами, выделяемыми этим актиномицетом.Физиологическое действие цитокининов и сами соединения были обнаружены,начиная от мхов, у всех групп наземныхрастений, однако лучше всего они иссле­дованы у высших растений.Апексы корней рассматриваются какосновное место образования цитокининов.Из корней цитокинины с ксилемным по­током распределяются в растении; основ­ная транспортная форма — /п/?анс-зеатинрибозид (tZR).

В пасоке винограда, напри­мер, было обнаружено 5 — 100 мкг-л -1 ци­токинина. В тканях не существует полярно­го транспорта цитокининов, следователь­но, диффузия представляет собой един­ственный механизм транспорта на корот­кие расстояния.Однако местами образования цитоки­нинов наряду с корнями считаются оченьмолодые листья и развивающиеся семена1.Ауксин апикальной почки подавляет, оче­видно, биосинтез цитокинина или импортцитокинина в те пазушные почки, разви­тие которых вследствие апикального доми­нирования подавляется.

После удаленияапикальной почки, прежде чем начинает­ся рост молодых побегов, содержание ци­токинина в побеге сильно возрастает, осо­бенно в пазушных почках. Если заменитьапикальную почку агаровым блоком с аук­сином, аккумуляция цитокинина подавля­ется и апикальное доминирование сохра­няется.Цитокинины могут переводиться в раз­личные конъюгаты с сахарами (гликозиды), которые могут быть запасными,транспортными или инактивирующимиформами. Распространенный механизминактивации — окислительное удалениепренилового остатка цитокининами у ос-7.6.2.2. Метаболизм и транспортНе считая возможного высвобожденияцитокининов при распаде тРНК, вкладкоторого в обеспечение ткани цитокининами, однако, сомнителен, цитокининыобразуются путем переноса остатка диметилаллила от диметилаллилпирофосфата1на аденозин-5'-монофосфат. Затем идутдальнейшие превращения, к которым от­носятся гидроксилирование и последующеенасыщение боковых цепей, с одной сто­роны, и возможное при каждом таком со­единении удаление фосфатного остатка ирибозы, с другой стороны (рис.

7.46). На­ряду с изопентениладенином, зеатином идигидрозеатином в растении имеются ихрибозиды и риботиды, однако, как ужебыло упомянуто, цитокининовой активно­стью обладают только свободные основа­ния.1Находится в равновесии со своим изоме­ром изопентенилпирофосфатом соответствен­но. — Примеч.