Дегидрин
| Дегидрин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Дегидрин | ||
| Пфам | PF00257 | ||
| ИнтерПро | IPR000167 | ||
| PROSITE | PS00315 | ||
| |||
Дегидрин (DHN) представляет собой несколько семейств белков, присутствующих в растениях , которые вырабатываются в ответ на стресс от холода и засухи. [1] ДГН гидрофильны , надежно термостабильны и неупорядочены . [2] Это стрессовые белки с большим количеством заряженных аминокислот , принадлежащие к семейству позднего эмбриогенеза II группы ( LEA ). [3] [4] DHN в основном обнаруживаются в цитоплазме и ядре , но позже они были обнаружены и в других органеллах , таких как митохондрии и хлоропласты. [5] [6]
DHN характеризуются наличием глицина и других полярных аминокислот . [7] Многие DHN содержат по крайней мере одну копию консенсусной последовательности из 15 аминокислот, называемой K-сегментом. ЕККГИМДКИКЕКЛПГ . Однако изучение ряда других известных последовательностей дегидрина показывает, что их консервативность не является абсолютной. [2]
Функция
[ редактировать ], индуцированные обезвоживанием Белки в растениях, были впервые обнаружены в 1989 году при сравнении кДНК ячменя и кукурузы , полученных из растений в условиях засухи . [8] С тех пор этот белок получил название дегидрин и был идентифицирован как генетическая основа устойчивости растений к засухе.
Однако первые прямые генетические доказательства роли дегидрина в защите клеток во время осмотического шока не наблюдались до 2005 года у мха Physcomitrella patens . Чтобы показать прямую корреляцию между DHN и восстановлением после стресса, был создан нокаутный ген, который мешал функционированию DHNA. После помещения в среду с солевым и осмотическим стрессом, а затем возвращения в стандартную питательную среду, дикий тип P. patens смог восстановиться до 94% своего сырого веса, в то время как мутант P. patens достиг только 39% своего веса. свежий вес. В этом исследовании также делается вывод, что производство DHN позволяет растениям функционировать при высоких концентрациях соли. [9]
Другое исследование обнаружило доказательства влияния DHN на восстановление после засухи, показав, что уровни транскрипции DHN повышаются у устойчивой к засухе сосны Pinus pinaster , когда она подвергается обработке от засухи. Однако уровни транскрипции DHN снижались при той же обработке засухой у чувствительного к засухе P. pinaster . Устойчивость к засухе — сложный признак, поэтому его нельзя генетически проанализировать как отдельный генный признак. [10] Точный механизм устойчивости к засухе еще предстоит определить и все еще исследуется. Одним из химических механизмов, связанных с выработкой ДГН, является присутствие фитогормона АБК. Одной из распространенных реакций на стресс окружающей среды является процесс, известный как клеточное обезвоживание. Клеточное обезвоживание вызывает биосинтез абсцизовой кислоты ( АБК ), которая, как известно, действует как гормон стресса из-за ее накопления в растении в условиях водного стресса. АБК также участвует в путях передачи сигналов стресса. Было показано, что АБК увеличивает выработку ДГН, что дает больше доказательств связи между ДГН и устойчивостью к засухе. [11]
Дегидриноподобные белки
[ редактировать ]В клетке есть и другие белки, которые играют аналогичную роль в восстановлении растений, подвергшихся засухе. Эти белки считаются дегидриноподобными или родственными дегидрину. Они плохо определены, поскольку эти дегидриноподобные белки похожи на DHN, но по разным причинам их нельзя классифицировать как DHN. [12] Обнаружено, что они схожи в том, что реагируют на некоторые или все те же стрессы окружающей среды, которые вызывают выработку DHN. В конкретном исследовании дегидриноподобные белки, обнаруженные в митохондриях, при активировались обработке зерновых культур засухой и холодом. [13] Сообщалось, что дегидрины придают устойчивость к грибковым инфекциям, а чрезмерная экспрессия дегидринов обеспечивает защиту в условиях абиотического и биотического стресса. [14]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пухакайнен Т., Хесс М.В., Мякеля П., Свенссон Дж., Хейно П., Палва Э.Т. (март 2004 г.). «Сверхэкспрессия нескольких генов дегидрина повышает устойчивость арабидопсиса к стрессу от замерзания». Молекулярная биология растений . 54 (5): 743–53. CiteSeerX 10.1.1.319.7890 . дои : 10.1023/B:PLAN.0000040903.66496.a4 . ПМИД 15356392 . S2CID 17565535 .
- ^ Jump up to: а б Гретер С.П., Боддингтон К.Ф. (2014). «Расстройство и функция: обзор семейства белков дегидрина» . Границы в науке о растениях . 5 : 576. doi : 10.3389/fpls.2014.00576 . ПМЦ 4215689 . ПМИД 25400646 .
- ^ Ян Ю, Хэ М, Чжу З, Ли С, Сюй Ю, Чжан С, Сингер С, Ван Ю (2012). «Идентификация семейства генов дегидрина из видов винограда и анализ их реакции на различные формы абиотического и биотического стресса» . Биология растений BMC . 54 (5): 743–53. дои : 10.1186/1471-2229-12-140 . ПМК 3460772 . ПМИД 22882870 .
- ^ Хундертмарк, М; Хинча, ДК (4 марта 2008 г.). «Белки LEA (обильные в позднем эмбриогенезе) и их кодирующие гены у Arabidopsis thaliana» . БМК Геномика . 9 :118. дои : 10.1186/1471-2164-9-118 . ПМК 2292704 . ПМИД 18318901 .
- ^ Рорат Т. (январь 2006 г.). «Растительные дегидрины - расположение, структура и функции в тканях» . Письма по клеточной и молекулярной биологии . 11 (4): 536–56. дои : 10.2478/s11658-006-0044-0 . ПМК 6275985 . ПМИД 16983453 .
- ^ Сааведра Л., Свенссон Дж., Карбальо В., Изменди Д., Велин Б., Видал С. (январь 2006 г.). «Ген дегидрина у Physcomitrella patens необходим для устойчивости к солевому и осмотическому стрессу». Заводской журнал . 45 (2): 237–49. дои : 10.1111/j.1365-313X.2005.02603.x . ПМИД 16367967 .
- ^ Чанг-Кай Лю (2012). «Полногеномная идентификация и характеристика семейства генов дегидрина у тополя (Populis trichocarpa)». Репортер по молекулярной биологии растений . 30 (4): 848–59. дои : 10.1007/s11105-011-0395-1 . S2CID 14494478 .
- ^ Закрыть TJ, Кортт А.А., Чендлер П.М. (июль 1989 г.). «Сравнение белков (дегидринов), вызванных дегидратацией, в ячмене и кукурузе на основе кДНК». Молекулярная биология растений . 13 (1): 95–108. дои : 10.1007/bf00027338 . ПМИД 2562763 . S2CID 25581396 .
- ^ Сааведра Л., Свенссон Дж., Карбальо В., Изменди Д., Велин Б., Видал С. (январь 2006 г.). «Ген дегидрина у Physcomitrella patens необходим для устойчивости к солевому и осмотическому стрессу». Заводской журнал . 45 (2): 237–49. дои : 10.1111/j.1365-313X.2005.02603.x . ПМИД 16367967 .
- ^ Веласко-Конде Т., Яковлев И., Махада Дж., Аранда И., Джонсен О. (2012). «Дегидрины в приморской сосне (Pinus pinaster) и их экспрессия, связанная с реакцией на стресс засухи» (PDF) . Генетика деревьев и геномы . 8 (5): 957–73. дои : 10.1007/s11295-012-0476-9 . S2CID 14492746 .
- ^ Боровский Г, Ступникова И, Антипина А, Владимирова С, Войников В (2002). «Накопление дегидриноподобных белков в митохондриях злаков в ответ на холод, заморозки, засуху и обработку АБК» . Биология растений BMC . 2 (5): 5. дои : 10.1186/1471-2229-2-5 . ПМК 116594 . ПМИД 12057012 .
- ^ Рурек М (2010). «Разнообразное накопление нескольких дегидриноподобных белков в митохондриях цветной капусты (Brassica oleracea var. botrytis), Arabidopsis thaliana и люпина желтого (Lupinus luteus) в условиях холодового и теплового стресса» . Биология растений BMC . 10 (181): 309–16. дои : 10.1186/1471-2229-10-181 . ПМК 3095311 . ПМИД 20718974 .
- ^ Боровский Г, Ступникова И, Антипина А, Владимирова С, Войников В (2002). «Накопление дегидриноподобных белков в митохондриях злаков в ответ на холод, заморозки, засуху и обработку АБК» . Биология растений BMC . 2 (5): 5. дои : 10.1186/1471-2229-2-5 . ПМК 116594 . ПМИД 12057012 .
- ^ Дрира М (2016). «Сравнение полноразмерных и консервативных сегментов пшеничного дегидрина DHN-5, сверхэкспрессированного в Arabidopsis thaliana, показало разные реакции на абиотический и биотический стресс». Функциональная биология растений . 43 (11): 1048–1060. дои : 10.1071/FP16134 . ПМИД 32480525 .