Диссертация (1144724), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Так, для P. sativum, M. truncatula и G. orientalis — видов,формирующих вытянуто-разветвленные бактероиды, около 40% NCRпептидов — катионные. Состав NCR пептидов отличается и в различныхОбзор литературы103зонах клубенька M. truncatula, что подтверждает, что корреляцию междуэкспрессией различных наборов NCR пептидов и стадией развитиябактероидов в различных зонах клубенька (Montiel et al., 2017).Было показано, что обработка свободноживущих бактерий S. melilotiкатионными пептидами приводила к формированию на оболочке бактерийвнешних мембранных везикул (англ.
outer membrane visicles), которыеспособствуют у непатогенных бактерий их выживанию при стрессе ипитанию, однако точная функция таких везикул у ризобий еще не выяснена.Такжеобработкабактерийкатионнымипептидамиспособствовалаформированию ими биопленок. В то же время анионные и нейтральныепептиды, вероятно, вовлечены в защитную функцию, поскольку их синтезувеличиваетсявзонеазотфиксации.Вероятно,чтовыживаниеидифференцировка бактероидов связаны с модификацией компонентовклеточной стенки ризобий при действии NCR пептидов. Мутанты S.
meliloti,дефектные по синтезу поверхностных полисахаридов (exoA, exoB, lpsB)характеризовались усиленным ответом на действие NCR пептидов, чтовыражалось в увеличении проницаемости мембран при обработке катионнымNCR055 и формированием разветвленных, раздутых бактероидов приобработке нейтральным NCR124 (Montiel et al., 2017).1.1.12.2. Везикулярный транспорт к симбиосомам.Большое число симбиосом в инфицированной клетке требует доставкиогромного количества мембранного материала. Ранее было подсчитано, чтоповерхность симбиосомных мембран в 100 раз превышает поверхностьплазматической мембраны (Brewin et al., 1988).Было высказано предположение, что в формирование симбиосомноймембраны вовлечены четыре различных транспортных пути (Catalano et al.,2004).
Одним из них является везикулярный транспорт, требующийправильной доставки везикулы из транс-отдела аппарта Гольджи кОбзор литературы104симбиосоме. SNARE (от англ. soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor adaptorprotein receptors) являются интегральными белками, вовлеченными вподдержаниебиохимическойидентичностисекреторнойсистемы,опосредуямембраной.Слияниевезикулыслияниеявляетсякаждогомембраныкомпартментасрезультатомакцепторнойселективноговзаимодействия v– (от англ.
vesicle membrane) и t– (от англ. target membrane)SNARE (Sanderfoot, Raikhel, 1999). Rab ГТФазы также являются активнымиучастниками везикулярного транспорта, контролируя транспорт и докингвезикул (Woollard, Moore, 2008).Синтаксин является одним из компонентов комплекса t-SANRE. У M.truncatula был идентифицирован синтаксин MtSYP132, локализованный наплазматическоймембране,окружающейинфекционныенитииинфекционные капли, а также симбиосомные мембраны (Catalano et al.,2007). Недавно было показано, что ген M. truncatula SYNTAXIN 132(MtSYP132) транскрибируется с образованием двух транскриптов. Один изних, MtSYP132A, кодирует изоформу, расположенную на симбиосомноймембране, вторая изоформа — MtSYP132C — является важной для функций,несвязанныхссимбиозом.Клеткирастения-хозяинапослеРНК-интерференции MtSYP132A содержали мелкие недифференцированныебактероиды (Pan et al., 2016).
У мутанта L. japonicus, дефектного по генуLjSYP71,кодирующегоодинизбелковSNARE,формировалисьнеэффективные клубеньки с инфицированными клетками, заполненнымиувеличеннымисимбиосомами.Темнеменее,LjSYP71такжеэкспрессировался в стеблях и корнях, транскрипты были идентифицированыв элементах проводящей системы (Hakoyama et al., 2012b).В клубеньках M.
truncatula поздний эндосомальный маркер Rab5 небыл ассоциирован с симбиосомной мембраной в ходе развития симбиосомы.В то же время поздний эндосомальный маркер Rab7 появлялся насимбиосомах после окончания делений бактероидов, но симбиосомы неОбзор литературы105сливались с тонопластом, несмотря на присутствие маркера, характерногодляпозднихэндосом.Посленачаластарениясимбиосомыбылидекорированы вакуолярными t-SNAREs MtSYP22 и MtVTI11, которыепозволялииххарактеризуетсяслияниесуникальнымтонопластом.белковымПо-видимому,профилем,симбиосомаконтролирующиммембранную специфичность, и предотвращающим слияние симбиосомныхмембран с тонопластом до начала старения (Limpens et al., 2009).Выявленный белковый профиль Rab ГТФаз и SNARE в клубеньках M.truncatula демонстрирует, что экзоцитоз, а не эндоцитоз вовлечен вформирование симбиосом (Ivanov et al., 2010).Важную роль в функционировании SNARE играют синаптотагмины,которые могут взаимодействовать как с t-SNARE, так и с v-SNARE,обеспечивая их чувствительность к Ca2+ (Draeger et al., 2011).
Анализтрансгенных растений M. truncatula с выключенными парами геновMtSyt1/MtSyt3 и MtSyt2/MtSyt3 выявил аномалии в развитии клубеньков, вкоторыхнаблюдалисьнарушениявразвитиимеристемы,ростаинфекционных клеток, задержка выхода бактерий из инфекционных капель,а также остановка дифференцировки симбиосом. Синаптотагмин MtSyt1 быллокализован на симбиосомных мембранах в клубеньках M. truncatula (Gavrinet al., 2017).1.1.12.3. Генетический анализ развития симбиосом.Для гороха был проведен детальный генетический анализ коллекциисимбиотических мутантов и описана их фенотипическая характеристика(Borisov et al., 2004), в результате чего была выявлена серия мутантов сразличными дефектами в развитии и функционировании симбиосом.Мутанты по генам Pssym31 (Borisov et al., 1997) и Pssym32 (Morzhina et al.,2000) формировали белые клубеньки, в которых инфицированные клеткибылизаполненысимбиосомами,содержащиминесколькоОбзор литературы106недифференцированных бактероидов, окруженных общей симбиосомноймембраной,напоминаясимбиосомыдетерминированныхклубеньков.Мутанты по гену Pssym40 формировали клубеньки с аномальными зрелымибактероидами (Tsyganov et al., 1998).
Мутанты по генам Pssym26 и Pssym27характеризовались преждевременной деградацией симбиотических структури фенотипом раннего старения (Morzhina et al., 2000). К настоящему моментутолько для гена Pssym40 была идентифицирована его нуклеотиднаяпоследовательность (Неманкин, 2011). Он является ортологом гена MtEFD,кодирующеготранскрипционныйфактор,активирующийнегативныйрегулятор цитокининового ответа MtRR4 (Vernié et al., 2008).Для модельных бобовых растений L. japonicus и M. truncatula такжебыли выявлены многочисленные мутанты с дефектами в развитииклубеньков и для многих из них были выявлены кодируемые имимолекулярные продукты. Некоторые из них кодируют NCR пептиды икомпоненты специфичного для клубеньков секреторного пути, они былирассмотрены ранее.Ген LjSST1 кодирует специфичный для клубеньков переносчиксульфатов, расположенный на симбиосомной мембране (Krusell et al., 2005).Этот транспортер переносит сульфаты из цитоплазмы растительной клетки кбактероидам.
Мутанты по этому гену формируют клубеньки с фенотипомраннего старения с инфицированными клетками, в которых формируютсялитические вакуоли (Krusell et al., 2005). Ген LjGN1 кодирует белок санкириновыми повторами и трансмембранными участками, необходимыйдля дифференцировки бактероидов и их функционирования. Мутант Ljign1характеризовался агрегацией бактероидов в инфицированных клетках сдезинтегрированными внутриклеточными структурами и очень быстрымстарением (Kumagai et al., 2007).Обзор литературыГен107кодируетLjSEN1интегральныймембранныйбелок,синтезирующийся только в инфицированных клетках. У мутанта Ljsen1азотфиксация полностью отсутствовала, симбиосомы не были полностьюдифференцированы и клубеньки характеризовались фенотипом раннегостарения.
Было сделано предположение, что LjSEN1 вовлечен в транспортжелеза через симбиосомную мембрану (Hakoyama et al., 2012a).MtDNF2,транскрибирующийсяврезультатеальтернативногосплайсинга с образованием пяти транскриптов, из которых предоминантныйкодирует белок подобный фосфатидилинозитол-фосфолипазе C. МутантMtdnf2 формирует клубеньки с фенотипом раннего старения и активациейзащитных реакций. В инфицированных клетках симбиосомы были мелкими,и перибактероидное пространство в них было сильно увеличено (Bourcy etal., 2013).Ген M.
truncatula REGULATOR OF SYMBIOSOME DIFFERENTIATION(MtRSD),кодируетформировалC2H2транскрипционныйнеэффективныедифференцированнымитранскрипционныйклубенькисимбиосомами.репрессоргенафактор.сMtRSDMtVAMP721a,МутантнеполностьюдействуеткоторыйMtrsdкаккодируетассоциированный с везикулами мембранный белок 721a.
Эта репрессия,вероятно, блокирует альтернативный секреторный путь, который можетконкурировать с путем, вовлеченным в биогенез симбиосом, или можетвлиять на защитные реакции (Sinharoy et al., 2013).Ген MtSymCRK кодирует не аргинин аспартат (nonRD) рецепторподобную киназу. Мутант MtsymCRK формировал неэффективные инекротичные клубеньки, в которых бактероиды были мельче, чем в дикомтипе. Экспрессия генов, кодирующих пептиды NCR094, NCR099, NCR001,NCR006 и NCR109 была сильно снижена. В то же самое время экспрессиягенов, связанных с защитным ответом, была сильно увеличена.
Тем не менее,Обзор литературы108в отличие от мутанта Mtdnf2, в клубеньках которого все бактероиды былимертвыми, у мутанта MtsymCRK наблюдалась смесь мертвых и живыхбактероидов. По-видимому, функцией MtSymCRK в клубеньке являетсясупрессия защитных реакций (Sinharoy et al., 2016).Ген M. truncatula NODULES WITH ACTIVATED DEFENSE 1 (MtNAD1)кодирует небольшой не охарактеризованный белок, локализующийся вэндоплазматическом ретикулуме. У мутанта Mtnad1–1 перибактероидныепространства в симбиосомах были увеличены и некоторые симбиосомысодержали два бактероида. Инфицированные клетки и симбиосомыподвергались некрозу сразу после выхода бактерий из инфекционных капель(Wang et al., 2016).1.1.13. ГистологическаяорганизациянедетерминированногоклубенькаДлительнаяактивностьнедетерминированноготипамеристемыприводитквклубенькахформированиювнихгистологической зональности в центральной части клубенька (Vasse et al.,1990; Guinel, 2009a).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
