Поиск
Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
Яндекс.Погода
16 июня 2010
Научно-образовательный открытый семинар «Проблемы биофизики, физиологии и экологии растений»  

17 июня 2010 г., четверг, 15.30-16.30, аудит. 13-07 профессор Н.А.Гаевский представляет для обсуждения кандидатскую диссертацию Мокшиной Натальи Евгеньевны «ТКАНЕСПЕЦИФИЧНАЯ ГАЛАКТОЗИДАЗА РАСТИТЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН, ФОРМИРУЮЩИХ КЛЕТОЧНУЮ СТЕНКУ ЖЕЛАТИНОЗНОГО ТИПА»
(специальность 03.01.05 - физиология и биохимия растений).

Работа выполнена в лаборатории механизмов роста растительных клеток Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН и представлена к защите на совет Д 002.005.01 в этом же институте. В Институт фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ работа была направлена для получения официального отзыва как от ведущей организации.

Целью работы было выявление и характеристика фермента, обеспечивающего постсинтетические модификации галактана в ходе формирования клеточной стенки желатинозного типа.
Были поставлены следующие задачи:
1. Оценить эндогалактаназную и галактозидазную активность в тканях стебля
льна, содержащих волокна на разных стадиях развития.
2. Выделить и очистить фермент, идентифицировать и охарактеризовать его
методами протеомики и биоинформатики.
3. Получить антитела к анализируемому белку. Установить субклеточную
локализацию фермента в тканях стебля льна. Определить наличие и локализацию
белка в тканях других растений, волокна которых формируют клеточную стенку
желатинозного типа.
4. Охарактеризовать особенности формирования клеточной стенки
желатинозного типа у трансгенных растений льна с антисмысловой конструкцией к
гену выявленного фермента.

Научная новизна работы. С помощью комплекса подходов впервые
охарактеризован тканеспецифичный белок волокон желатинозного типа, который
идентифицирован как ?-галактозидаза. Выявлена активация экспрессии гена этого
фермента при переходе волокон к формированию клеточной стенки желатинозного
типа. С помощью наработанных антител продемонстрирована локализация фермента во флоэмных волокнах льна, где он обнаруживается совместно с тканеспецифичным галактаном в секретируемых пузырьках аппарата Гольджи и во вторичной клеточной стенке желатинозного типа. Установлено наличие аналогичной ?-галактозидазы в клеточной стенке желатинозного типа волокон растений различной таксономической принадлежности и образуемых различными меристемами, что указывает на наличие у них сходных механизмов формирования клеточных стенок желатинозного типа и существенную роль в них ?-алактозидазы. Снижение уровня экспрессии тканеспецифичной ?-галактозидазы путем введения антисмысловой конструкции к соответствующему гену приводит к нарушению нормального хода трансформации слоев клеточной стенки, что доказывает ключевую роль фермента в формировании ее надмолекулярной структуры и свидетельствует о необходимости активной метаболической составляющей в функционировании клеточной стенки желатинозного типа.
Научно-практическая значимость работы. Представленные в работе
результаты вносят вклад в понимание механизмов образования и функционирования вторичной клеточной стенки желатинозного типа, которая характерна для многих хозяйственно ценных культур. Полученные представления об участии тканеспецифичного фермента в формировании надмолекулярной структуры клеточной стенки позволяют развить биотехнологические подходы для
целенаправленного изменения свойств клеточной стенки и, следовательно, качества волокна. Разработанная совокупность подходов для идентификации, характеристики и установления роли индивидуального фермента может быть использована при исследовании других белков растительной клетки.

ВЫВОДЫ
1. Показано резкое увеличение b–галактозидазной активности в волокнах льна
(Linum usitatissimum L.) при их переходе от интрузивного роста к формированию
вторичной клеточной стенки желатинозного типа.
2. Выделен и очищен белок, ассоциированный с тканеспецифичным галактаном
волокон льна. Анализируемый белок идентифицирован как ?-галактозидаза на
основании а) выявления с помощью масс-спектрометрии фрагмента белка,
гомологичного ?-галактозидазе, б) наличия в геноме льна соответствующего гена,
экспрессия которого активируется при переходе волокон к формированию вторичной
клеточной стенки желатинозного типа, в) демонстрации ?-галактозидазной
активности с помощью искусственных субстратов, г) отщепления мономерной
галактозы от ?-(1?4)-галактана.
3. С помощью полученных специфичных антител установлена тканевая и
субклеточная локализация идентифицированной ?-галактозидазы. Показана
солокализация анализируемого фермента с тканеспецифичным галактаном в
секретируемых пузырьках аппарата Гольджи и в клеточной стенке желатинозного
типа волокон льна.
4. Установлено наличие аналогичной ?-галактозидазы в волокнах растений
различной таксономической принадлежности и образуемых различными
меристемами: в первичных и вторичных флоэмных волокнах конопли (Cannabis sativa
L.) и ксилемных волокнах древесины натяжения тополя (Populus tremula L x P.
tremuloides Michx.). Это указывает на существование сходных механизмов
формирования клеточных стенок желатинозного типа и на существенную роль в них
?-галактозидазы.
5. Продемонстрировано нарушение нормального хода трансформации
структуры слоев желатинозной клеточной стенки при подавлении экспрессии гена
тканеспецифичной ?-галактозидазы в трансгенных растениях льна. Это доказывает
необходимость активных метаболических процессов для функционирования
клеточной стенки желатинозного типа и ключевую роль в них идентифицированного
фермента.

  
© 2008–2018 Институт фундаментальной биологии и биотехнологии, СФУ