Биологический каталог




Фермент пероксидаза

Автор В.А.Андреева

липидов изменяет статус ионов и их вытекание на уровне плазмалеммы, что позволяет выходить из клетки и таким соединениям, как фенолы и аскорбиновая кислота, большинство из которых доноры электронов. При этом жирные кислоты могут способствовать активированию пероксидазы и ее конформационным изменениям. Используя свободные пероксидные радикалы, основные пероксидазы разрушают доноры электронов и действуют как агенты детоксикации перекисей в коротких реакциях метаболизма, выполняя активную защитную функцию.

Гаспар и соавт. приводят данные о коррелятивной связи между активностью мембранно-связанной пероксидазы и образованием этилена

103

Время

Секунды Минуты Часы

Рис. 22. Предполагаемый общий путь реакций в некоторых клеточных компартментах в ответ на различные физиологические и химические стимулы

Подробные объяснения см. в тексте [Gaspar et al., 1982]

[Gaspar et al., 1985]. Авторы пишут о реакциях превращения АЦК в этилен in vitro при использовании мембран, в которые встроены пероксидазы. Как АЦК-оксидазы мембранно-связанные пероксидазы регулируют продукцию этилена. Лимитирующим фактором при этом является наличие пула АЦК, хотя на образование АЦК могут также стимулирующе действовать ионы Са2+ [Evensen, 1984]. Главная роль этилена — регулировать деятельность кислых пероксидаз и фенилаланин-аммиак-лиазы. Следовательно, при посредстве этилена регулируется не только деятельность пероксидаз, но и синтез фенольных соединений.

Авторы приведенной схемы (см. рис. 22) считают, что в самом начале процесса, очень быстро реагируя на любой стресс, активируются основные пероксидазы как первый шаг ответа, а изменения, связанные с метаболизмом ауксина и этилена, индуцируют усиление синтеза кислых пероксидаз как второй, и более поздний, шаг ответа или защиты. Предполагаемая последовательность реакций, составленная по имеющимся данным, показывает, что только два гормона тесно связаны через посредство пероксидазы с процессами ответа на различные нарушения. Ауксин и этилеи, как циркулирующие гормоны, регулируют метаболизм растения в целом. Ауксин, пероксидаза и этилен взаимосвязаны при лигнификации тканей и проявляют свое действие в местах образования локальных повреждений. Сигналом, транспортируемым на расстояние, может быть АЦК, присутствие которой в различных частях растения является лимитирующим и определяющим фактором. АЦК-зависимый синтез этилена выражается как градиент реакций по всему растению. Такой тип сигнальных реакций обусловливает повышение активности пероксидазы на значительном расстоянии от клеток, пораженных вирусом, обеспечивая проявление вирусиндуцированной системной устойчивости.

При изучении грибных заболеваний было выяснено, что передача сигнала внутрь клетки идет от ее поверхности, которая соприкасается с патогеном. Белки, узнающие патоген, передают сигнал и мобилизуют клетки на борьбу с ним. Для координации реакций существует механизм, посредством которого зараженные клетки передают информацию не только в клетки, расположенные рядом, но и в удаленные на значительные расстояния. В таких реакциях организма роль фитогормона может быть определяющей.

В последнее время появляются сведения о том, что фактор, индуцирующий защитные процессы, может передаваться потомству [Roberts, 1983; Wieringa-Brants, Dekker, 1987]. Так, Роберте [Roberts, 1983] показал, что приобретенная устойчивость передается через семена. Этот феномен был установлен, когда нижние листья растений сверхчувствительного табака сорта Самсун NN неоднократно в течение двух недель инокули-ровали вирусом табачной мозаики. Устойчивость, проявляющаяся в таких растениях, выражалась в том, что диаметр некрозов на листьях, обладающих системной устойчивостью, после предварительного многократного заражения уменьшался на 50% по сравнению с контрольными растениями.

Потомство, выращенное из семян этих растений, также обладало устойчивостью к заражению ВТМ. У таких растений после заражения их вирусом диаметр некрозов был на 28—38% меньше, чем в контроле.

105

что свидетельствует о сохранении в потомстве свойств, характерных для устойчивых тканей растений-родителей. Какой-то антивирусный агент, синтезируемый в процессе заражения растений вирусом, может передаваться потомству не генетическим путем, так как многократное инфицирование растений-родителей приводит к выработке соединений, «помнящих» о предварительном заражении. Это подтверждает предположение, что в организме растений могут существовать «антителоподобные» белки, индукторы синтеза которых передаются потомству. Сам факт передачи устойчивости через семена является весьма обнадеживающим и дает возможность поиска путей расшифровки сущности механизма приобретенной устойчивости.

Как показывают многочисленные исследования, пероксидаза может оказывать непосредственное действие на частицы различных патогенов. Наиболее четкое действие пероксидазы хрена определено для бактерий и грибов. Бактерицидное действие этого фермента усиливается в присутствии его субстратов — соединений фенольной природы, так как вирусные РНК и большинство растительных вирусов инактивируются in vitro энзиматически окисленными фенолами [Mink, Saksena, 1971; Saksena, Mink, 1970; Woods, Agrios, 1974]. Установлено бактерицидное действие пероксидаз хрена и сои в присутствии перекиси водорода и йодида калия [Urs, Dunleavy, 1975]. Авторы установили, что йодид калия обязателен, если использовать подходящий субстрат, например катехол. При наличии перекиси фермент окисляет катехол до о-бензохинона [Saksena, Mink, 1970], который и инактивирует растительные вирусы.

Чтобы проверить действие окисленных фенолов непосредственно на патоген, У-рз и Данлейви [Urs, Dunleavy, 1974, 1975] поставили ряд опытов. Они провели окисление катехола перед добавлением бактерий и наблюдали, что бактерицидное действие такой системы значительно усиливалось. Хорошие результаты были получены также, когда в исследуемую смесь добавляли окисленный гидрохинон или гваякол. Действие пероксидазы было испытано и при окислении скополетина. Последнего в концентрации от 10~5 до 10_6М было достаточно для проявления антипатогенного действия испытуемой системы. Авторы считают, что пероксидаза—Н2О2—фенол может прямо включаться в механизм устойчивости растений при инактивации бактерий Xanthomonas phaseoli var. sojensis.

Таким образом, накопленный фактический материал свидетельствует о том, что бактерицидный эффект пероксидазы усиливается при участии фенолов, окисляемых до хинонов, и что эти процессы тесно взаимосвязаны. При перекисном окислении многие соединения превращаются в реакцион-носпособные радикалы. Последние ковалентно связываются с различными молекулами, образуя естественные конъюгированные антигены, которые в результате последующих окислительно-восстановительных реакций обезвреживаются.

И. Е. Ковалев и О. Ю. Полевая [1985] на большом материале показали, что белковые молекулы, обладая реакционноспособными группами, связываются с различными антигенами, в качестве которых могут быть белки, нуклеиновые кислоты, их фрагменты и различные низкомолекулярные соединения, в том числе фенолы. Последние, превращаясь в хиноны, ковалентно связываются с другими белками за счет активированной двой-

106

ной связи. Участие пероксидазы в этих процессах приводит к биоактивации различных соединений. В связи с этим следует иметь в виду, что в растениях сверхчувствительных хозяев, хотя вирус и локализован в местах образования некрозов, в целом растении присутствуют фрагменты вирусных частиц [Дорохов, 1985; Atabecov, Dorokhov, 1984]. Поэтому в целях защиты от этих эндогенных антигенов должна существовать защитная система, освобождающая организм от таких соединений. Пероксидаза имеет три карбоксильные группы на поверхности белка, которые принимают непосредственное участие в окислении субстратов [Ugarova et al., 1984]. Очевидно, именно боковые цепи реакционноспособных групп пероксидазы, захватывая антигены, осуществляют их удерживание и обезвреживание в присутствии перекиси водорода и фенолов с последующей их утилизацией в процессах метаболизма. Такой тип детоксикации антигенов в животных тканях широко распространен. К тому же для получения конъюгированных антигенов часто используют пероксидазу растений хрена ([Ковалев, Полевая, 19851. см. также 3.1), что также подтверждает наличие в молекуле пероксидазы реакционноспособных групп.

Таким образом, вопрос о том, участвует ли пероксидаза в защитном механизме растений, убедительно склоняется в положительную сторону. Однако в деле изучения иммунных реакций растительных организмов необходим более широкий системный подход. Пероксидаза — эволюционно старый белок, возникший гораздо раньше других гемсодержащих соединений. Это и весьма реакционноспособный фермент, с помощью перекиси водорода и различных кофакторов осуществляющий окислительно-восстановительные процессы, в результате которых идет превращение и утилизация самых различных соединений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Начальный процесс патогенеза можно разделить на две фазы — детер-минантную и экспрессивную [Метлицкий, Озерецковская, 1985]. Первая определяет, вторая выполняет, т. е. происходит определение специфики контакта и задается программа для ее выполнения. В последней фазе растение уже «зиает», как защитить себя от патогена. Именно экспрессивную фазу изучают многие исследователи у растений-хозяев, сверхчувствительных к вирусному поражению. Эта фаза характерна прежде всего тем, что в клетках устойчивых растений в месте инициации некрозов резко изменяется метаболизм, и это выражается в активации многих ферментов, изменяется синтез их субстратов, аккумулируются фенолы и хино-ны. Особенности проявления метаболических процессов в этой фазе изучаются давно и очень интенсивно, накоплено большое количество данных. Гораздо хуже обстоит дело с первой — детерминантной фазой, когда взаимодействие вируса и клеток растения-хозяина в первые секунды трудно оценить достоверно. А именно контакт клеток хозяина и вируса определяет дальнейшую судьбу встречи. Вопрос состоит в том, как осуществляется этот конта

страница 28
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Скачать книгу "Фермент пероксидаза" (1.45Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(17.10.2019)