Ингибиторы протеиназ в растениях

В растений биологии ингибиторы протеиназ представляют собой семейство небольших белков , которые играют важную роль в защитных механизмах растения против травоядных насекомых микроорганизмов или , которые могут поставить под угрозу целостность растения.

Функциональность

Ингибиторы протеиназ разрушают ферментативную способность пищеварительных или микробных ферментов , присутствующих в желудке атакующего, что приводит к неспособности должным образом переваривать растительный материал. Это препятствует правильному росту и препятствует дальнейшему повреждению растения злоумышленником. ^{[ 1 ]} Исследования также недавно ^{[ когда? ]} выявили, что некоторые ингибиторы протеиназ также обеспечивают защиту растения благодаря антимикробным свойствам, обеспечивающим ингибирование роста патогенов . ^{[ 2 ]}

Ранение

Хотя ингибиторы протеиназ естественным образом присутствуют в растениях, выработка этих белков для защиты часто индуцируется либо повреждением растения, либо химической передачей сигналов через такие молекулы, как метилжасмонат . ^{[ 3 ]} Как повреждение растения, так и сигнальные молекулы приводят к образованию жасмоновой кислоты , которая затем индуцирует экспрессию генов ингибиторов протеиназ. Для производства этих ингибиторов также необходимы многие другие сигнальные каскады, а также транслокация сигнальных молекул через флоэму и ксилему растения.

Как только ингибитор протеиназы попадает в организм насекомого, он представляет собой нормальный субстрат для пищеварительных ферментов, связывающихся с активным центром фермента. Такое связывание ингибитора с протеиназой создает новый комплекс, диссоциация которого маловероятна. После связывания активный центр больше не может быть доступен любому другому субстрату, и фермент больше не может переваривать аминокислоты растения . ^{[ 4 ]} Без надлежащего пищеварения насекомое не может расти и может умереть от голода, если решит остаться на раненом растении. Подобное ингибирование роста можно наблюдать у патогенов, взаимодействующих с этими ингибиторами.

Помидорный эксперимент

Чтобы выяснить, как индуцируется выработка ингибиторов, ученые подвергли растения томата воздействию различных форм метилжасмоната , а затем провели анализ с помощью радиальной иммунодиффузии ингибиторов протеиназ в соках листьев. Группу растений томата опрыскивали раствором, содержащим метилжасмонат, а другую группу растений томата подвергали воздействию паров метилжасмоната в герметичных стеклянных камерах. Контрольные группы опрыскивали раствором или подвергали воздействию пара, не содержащего метилжасмоната. В обеих экспериментальных группах выявлено увеличение выработки ингибиторов протеиназ в результате воздействия летучего метилжасмоната по сравнению с контрольными группами. ^{[ 3 ]}

Защитное поведение

Производство ингибиторов протеиназ показывает, что растения обладают способностью изменять свое защитное поведение в ответ на угрозу или прямое нападение на целостность растения. Этот сложный защитный механизм служит не только для защиты растения от поедания, но и от заражения патогенами, требующим как координации, так и взаимодействия.

Ссылки

^ Фань, Шу-Го; Ву, Го-Цзян (2005). «Характеристика ингибиторов растительных протеиназ и их применение в борьбе с насекомыми-фитофагами» . Ботанический бюллетень Академии Синика . 46 : 273–292.
^ Ким Дж.И., Пак СК, Хван И, Чонг Х., На Дж.В., Хам К.С., Пак Ю. (июнь 2009 г.). «Ингибиторы протеаз из растений с противомикробной активностью» . Международный журнал молекулярных наук . 10 (6): 2860–72. дои : 10.3390/ijms10062860 . ПМК 2705521 . ПМИД 19582234 .
^ Jump up to: ^а ^б Фермер, EE; Райан, Калифорния (1 октября 1990 г.). «Межрастительная коммуникация: переносимый по воздуху метилжасмонат индуцирует синтез ингибиторов протеиназ в листьях растений» . Труды Национальной академии наук . 87 (19): 7713–7716. Бибкод : 1990PNAS...87.7713F . дои : 10.1073/pnas.87.19.7713 . ПМК 54818 . ПМИД 11607107 .
^ Лоуренс, Паульраж; Кундал, Крипа (15 апреля 2002 г.). «Ингибиторы протеаз растений в борьбе с насекомыми-фитофагами» . Биотехнология растений . 5 (1). doi : 10.2225/vol5-issue1-fulltext-3 . hdl : 1807/1155 – через Электронный журнал биотехнологии.

[1] Фань, Шу-Го; Ву, Го-Цзян (2005). «Характеристика ингибиторов растительных протеиназ и их применение в борьбе с насекомыми-фитофагами» . Ботанический бюллетень Академии Синика . 46 : 273–292.

[2] Ким Дж.И., Пак СК, Хван И, Чонг Х., На Дж.В., Хам К.С., Пак Ю. (июнь 2009 г.). «Ингибиторы протеаз из растений с противомикробной активностью» . Международный журнал молекулярных наук . 10 (6): 2860–72. дои : 10.3390/ijms10062860 . ПМК 2705521 . ПМИД 19582234 .

[Farmer_1990-3] Jump up to: ^а ^б Фермер, EE; Райан, Калифорния (1 октября 1990 г.). «Межрастительная коммуникация: переносимый по воздуху метилжасмонат индуцирует синтез ингибиторов протеиназ в листьях растений» . Труды Национальной академии наук . 87 (19): 7713–7716. Бибкод : 1990PNAS...87.7713F . дои : 10.1073/pnas.87.19.7713 . ПМК 54818 . ПМИД 11607107 .

[4] Лоуренс, Паульраж; Кундал, Крипа (15 апреля 2002 г.). «Ингибиторы протеаз растений в борьбе с насекомыми-фитофагами» . Биотехнология растений . 5 (1). doi : 10.2225/vol5-issue1-fulltext-3 . hdl : 1807/1155 – через Электронный журнал биотехнологии.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]