Биологический каталог




Фермент пероксидаза

Автор В.А.Андреева

овлено их сильновыра-женное бактерицидное и антипатогенное действие. Так, для больных пародонтозом показано значительное увеличение активности пероксидазы, которое прямо коррелирует с тяжестью заболевания [Барабаш и др., 1979]. Миелопероксидаза—перекись водорода—йодид калия являются совершенно необходимой системой для антимикробного действия, но надо учитывать, что высокая активность пероксидазы обеспечивается целой группой соединений, связанных с окислительно-восстановительными процессами. Пероксидазы, катализирующие йодирование биологических молекул, должны определять устойчивость к вирусной и микробной инфекции [Klebanoff, Hamon, 1972].

Лактопероксидаза, миелопероксидаза или пероксидаза корней хрена катализируют НгОг-зависимое окисление сульфгидрильных групп белков в присутствии йода [Thomas Е., Thomas М., 1977]. Данные этих авторов свидетельствуют о том, что пероксидаза может взаимодействовать непосредственно с белками патогенов по следующей схеме:

2Н+ + НгСЦ .21"v j Белок -S

Пероксидаза] I ] I Белок — S1

2Н20' л12 ' Белок — SH

Вопрос о возможной реакционной связи пероксидазы с белками имеет принципиальное значение для понимания роли этого фермента в зараженном организме как животных, так и растений. Антивирусное действие системы пероксидаза хрена—йодид калия—перекись водорода было испытано для вируса мозаики южных бобов, который быстро инактивиро-вался при соответствующей обработке [Urs, Hill, 1978]. Так как основными субстратами фермента пероксидазы являются фенольные соединения, то система пероксидаза—йодид калия—перекись водорода и фенолы могут составлять часть общего защитного механизма растений. Поэтому в настоящее время необходимы поиск и разработка тестов оценки функциональной активности иммунных реакций растительных организмов, в которых задействована и пероксидаза.

31

3.3. «ПАТОГЕНЕЗОЗАВИСИМЫЕ» БЕЛКИ РАСТЕНИЙ

Универсальным естественным ингибитором, подавляющим репродукцию вируса на раннем этапе патогенеза, являются интерферо-ноподобные белки растений. Но это действие очень короткое, длится у животных до выработки антител, а у растений интерфероноподобные белки хотя и действуют более длительное время, но совершенно неизвестно, какой защитный механизм приходит им на смену, охраняя жизненно важные процессы метаболизма. Установлено, что вирус, попадая в клетки растений, индуцирует появление белков, тесно связанных с устойчивостью [Loon, 1976 a, b; Antoniw, White, 1980; Antoniw et al., 1980; Kassanis, 1980, 1981]. Кассанис так их и назвал — «белки, связанные с устойчивостью» — RAPs [Kassanis, 1981]. Они были идентифицированы вначале в местах образования некрозов, а затем в неинокули-рованных, вышележащих листьях растений табака. В отношении того, как называть эти белки, пока нет единого мнения. Некоторые авторы обозначают эти белки двумя английскими буквами и называют их «патогенезо-зависимые» белки («pathogenesis-related» proteins) или PR-proteins [Antoniw et al., 1980].

Фразер [Fraser, 1981] показал, что 4 кодируемых хозяином «патогенезозависимых» белка накапливаются при формировании локальных некрозов в различных растениях табака после их инфицирования ВТМ. Он считает возможным участие этих белков в вирусиндуцирован-ной системной устойчивости. Однако эти же белки обнаружены им в здоровых растениях во время цветения, и поэтому вопрос об активном участии их в устойчивости растений к вирусам остается пока дискуссионным [Fraser, Clay, 1983]. Кассанис [Kassanis, 1981] считает, что один или больше из этих белков все-таки играют определенную роль в приобретенной устойчивости.

В работе Джемита и соавт. [Jamet et at., 1985] приводятся данные о включении меченых аминокислот в «патогенезозависимые» белки листьев растений табака сорта Samsun NN, зараженных вирусом табачной мозаики. Авторы показали, что если впрыснуть радиоактивные аминокислоты в черешок листа через 3 дня после инокуляции, то метятся прежде всего белки, связанные с патогенезом. В другом варианте опыта листья выдерживали на инкубационной среде, содержащей меченые аминокислоты, и они также обнаружили метку в составе изучаемых белков. Идентифицируя белки в денатурирующих и неденатурирующих условиях электрофореза, авторы пришли к выводу, что, скорее всего, «патогенезозависимые» белки синтезируются de novo, хотя нельзя окончательно отрицать возможность их возникновения при протеолитическом расщеплении структурных белков в ответ на поражение вирусной инфекцией.

Применяя различные варианты подкормки 14С-мечеными аминокислотами и используя электрофоретическое разделение экстрактов из листьев зараженных и контрольных растений табака, авторы выявили ие менее 10 белков, связанных с развитием заболевания. Оказалось, что эти белки устойчивы к "Крипсину, химотрипсину и к эндогенной протеазе растения-хозяина. Они избирательно экстрагируются при низком значении рН. Авторы считают, что определение этих белков может быть

32

полезным биохимическим показателям экспрессии генов в зараженных растениях. Тем более что не исключается возможность синтеза некоторых из них de novo [Antoniw, Pierpoint, 1978].

Один из таких белков, связанных с патогенезом, обладает очень сильным антивирусным действием и в концентрации 1 пМ полностью подавляет размножение вируса табачной мозаики в листьях N. glutinosa L. [Sela, 1981]. Этот белок имеет гликопротеидную природу и каким-то образом связан с функцией гена N. Это интересно, поскольку пероксидаза также является белком гликопротеидной природы. Кроме того, антитела животных в своем составе обязательно содержат углеводные компоненты.

Вопрос о роли этих белков в проявлении устойчивости остается открытым. Как подчеркивает Гаррисон [Harrison, 1982], для полного понимания процессов устойчивости мы слишком мало знаем о реакциях, которые участвуют в активных защитных механизмах растений-хозяев. Ясно, что в этом процессе задействованы вирусоспецифические белки и ферменты многих метаболических путей. Однако при проявлении системной устойчивости не ясно, какова роль именно этих «вновь» синтезируемых белков. И ни одно из объяснений пока нельзя считать окончательным.

3.4. ЛИГНИН КАК ФАКТОР ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Ленинджер [1985] пишет, что клеточные стенки высших растений можно сравнить с железобетоном, в котором заключены целлюлозные волокна, матрикс и лигнин. Нас интересует последнее соединение, важным свойством которого является его устойчивость к различным микроорганизмам. И второй аспект — это то, что образование лигнина идет с участием полифенолоксидазы, лакказы (фенолоксидазы) и пероксидазы.

Трудность изучения процесса лигнификации в том, что лигнин не является индивидуальным соединением строго определенного состава. По своей химической природе он представляет собой трехмерный полимер, в состав которого входят соединения различной фенольной природы. Синтез лигнина идет через шикимовую кислоту, а также включает соединения С6—СЗ-ряда, к которому относятся оксикоричные спирты: я-кумаровый, конифериловый и синаповый. Из числа оксибензойных кислот ванилиновая и особенно сиреневая кислоты в виде эфиров также включаются в лигнин [Кретович, 1986]. В этом случае для соединений лигнина характерна сложноэфирная связь, образуемая за счет фенольной гидроксильной группы одной молекулы фенолкарбоновой кислоты и карбоксильной группы другой. Так, некоторые фенольные соединения, например п-кумаровая и феруловая кислоты, могут быть связаны эфирными связями с лигнинами [Scalbert et al., 1985], а их превращения идут с участием фермента пероксидазы, встроенного в клеточную стенку. Предшественниками синтеза лигнина у травянистых растений являются фенилаланин и тирозин. Этот краткий перечень молекул, участвующих в образовании лигнина, в том числе полифенолоксндаза, лакказа и пероксидаза, которые катализируют образование этого сложного полимерного соединения клеточных

2 Зак. 1188

33

стенок, дает основание говорить о сложности расшифровки метаболической взаимосвязи различных соединений в процессе лигнификации.

При поражении тканей вновь синтезированный лигнин участвует в заживлении клеточной стенки и в таком случае выполняет функцию защиты клеток от проникновения патогенов [Vance et al., 1980]. При определенных взаимодействиях хозяин—патоген происходит увеличение активности пероксидазы, которая может участвовать в формировании лигнина. Так, было показано, что циклогексимид ингибирует устойчивость растений проса к Helminthosporium averae, блокирует биосинтез лигнина и ак^ тивность ферментов, включающихся в формирование лигнина, в том числе пероксидазы [Vance et al., 1976; Vance, Sherwood, 1976].

Активное участие лигнина в защитном механизме растений, пораженных различными патогенами [Vance et al., 1980; Hammerschmidt, Kus, 1982], имеет место именно там, где образуются некрозы и поранения. Причем, как считают многие авторы, в синтезе лигнина принимают участие только пероксидазы, ковалентно- и ионосвязанные с клеточной стенкой [Mader, Amberg-Fischer, 1982; "Mader, Fussl, 1982 и др.]. Эти исследователи также показали, что процесс образования лигнина зависит от окисления NADH в присутствии перекиси водорода. Лиг-нифицирование тканей может индуцироваться возбудителями различных заболеваний, и начинается оное превращений фенилаланина [Vance et al., 1980].

Становится очевидным, что лигнификация клеток — сложный многоступенчатый процесс, на завершающем этапе которого может принимать участие и фермент пероксидаза. In vivo в образовании лигнина участвуют лишь изоэнзимы, локализованные в клеточных стенках, а именно ионо- и ковалентносвязанные формы [Mader et al., 1975]. Предстоит выяснить, может ли значительно усиливаться образование лигнина в клетках растущих листьев зараженных растений, если в них отсутствуют вирусные частицы, когда вирус локализован в нижних листьях, а в молодых индуцируется устойчивость к повторному заражению и одновременно возрастает активность растворимых изопероксидаз? По всей вероятности, процесс лигнификации в них не должен преобладать, так как в молодых листьях таких растений отсутству

страница 9
< 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
(06.12.2019)