CC BY
29УДК 581.1
DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10098
РАФТООБРАЗУЮЩИЕ ЛИПИДЫ ЭНДОМЕМБРАН ГАЛОФИТА HALOCNEMUM STROBILACEUM В.Н. Нестеров, О.А. Розенцвет
Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия е-mail: [email protected]
Аннотация Исследован состав липидов рафтовых структур, выделенных из мембран митохондрий и хлоропластов клеток листьев дикорастущего галофита Halocnemum strobilaceum. Обнаружено высокое содержание стеринов и цереброзидов и высокая степень насыщенности жирных кислот липидов.
Ключевые слова: Halocnemum strobilaceum, галофиты, липидные рафты, хлоропласты, митохондрии, липиды и жирные кислоты.
RAFT-FORMING LIPIDS OF ENDOMEMBRANES OF HALOCHEMUM STROBILACEUM V.N. Nesterov, O.A. Rozentsvet
Institute of Ecology of the Volga River Basin RAS, Togliatti, Russia е-mail: [email protected]
Annotation. The composition of lipids of the raft structures from mitochondrial and chloroplast membranes in leaves of Halocnemum strobilaceum was studied. A high content of sterols and cerebrosides and a high degree of saturation of fatty acids were found.
Key words: Halocnemum strobilaceum, chloroplast, mitochondria, lipid rafts, fatty acids •
Биологические мембраны представляют собой естественные границы клетки, которые служат для отделения цитозоля от внеклеточного пространства, а также разделения клетки на отдельные компартменты. Достижениями последних лет показано наличие дискретных областей в мембране, которые называют липидными или мембранными рафтами [1]. Липидами, образующими рафты, считают стерины (СТ), сфинголипиды/цереброзиды (ЦР) и глицеролипиды с насыщенными жирными кислотами (ЖК) [2]. Многочисленными исследованиями показано, что рафтовые структуры участвуют в различных биологических процессах, таких как трансдукция сигнала, сборка мембран, организация цитоскелета, липидная сортировка и обмен/рециркуляция белка [3].
Цель данной работы - исследовать состав рафтообразующих липидов и ЖК в мембранах хлоропластов и митохондрий в клетках галофита Halocnemum strobilaceum Bieb.
Растительный материал отбирали в бассейне соленого оз. Эльтон (Волгоградская обл., Россия) в июне 2016 г. Листья в количестве 200 г сыр. м., собранные с 15-20 типичных растений, замораживали в жидком азоте и хранили до начала анализов. Методом дифференциального центрифугирования выделяли хлоропласты и митохондрии [4]. Детергент устойчивые области мембран (липидных рафтов) выделяли с помощью 1 % Тритона Х-100 в течение 30 мин при 4°С, которые затем вносили под градиент сахарозы 35-25-15-5% и центрифугировали 2 ч при 200000 g.
После центрифугирования в области 15% градиента сахарозы были выявлены опалесцирую-щие зоны - признак наличия рафтов. Экстракцию, идентификацию и анализ липидов из фракции эндомембран и детергентустойчивых областей мембран проводили как описано ранее [4]. Состав ЖК в липидах анализировали в виде их метиловых эфиров.
Исследования показали, что основная доля липидов в мембранах хлоропластов приходилась на гликолипиды (ГЛ) (сумма галактоглицеролипидов и сульфолипида) и составляла 69% от суммы мембранных липидов хлоропластов. За ними следовали фосфолипиды (ФЛ) - 26%. На долю
СТ+ЦР приходилось не более 5%. В составе липидов, полученных из опалесцирующих зон, соответствующих рафтовым структурам, также преобладали ГЛ - 63%, но доля ФЛ была вдвое ниже, а рафтоспецифичных липидов (СТ+ЦР) в 5 раз выше и достигала практически третьей части от суммы мембранных липидов.
В отличие от хлоропластов доля ФЛ в мембранных липидах фракции митохондрий составляла 56% от суммы всех выделенных липидов, тогда как доля ГЛ не превышала 30%. Сумма СТ и ЦР составляла 14%. В рафтах, выделенных из мембран митохондрий, рафтообразующие липиды становятся доминирующими и составляют 74%. В отличие от хлоропластов доля СТ в составе рафтообразующих липидов митохондриальной фракции была преобладающей и составила 65%.
Среди стеринов идентифицированы в-ситостерин, стигмастерин, холестерин, а также ряд компонентов, идентификация которых требует дополнительных исследований. Установлено, что в мембранах хлоропластов и митохондрий H. strobilaceum количественно преобладал в-ситостерин -более 50 % от суммы стеринов. Доля стигмастерина различалась в мембранах хлоропластов и митохондрий и составляла 13 и 2 %, соответственно. Доля холестерина не превышала 5 % от суммы стеринов. В составе стеринов рафтов обнаружено иное количественное распределение указанных стеринов. Так, в рафтах хлоропластов доминировал стигмастерин - 38 %, доля в-ситостерина составила 25 %, холестерина - 6 %. В рафтах митохондрий относительное содержание стигмастерина было таким же, как и в мембранах одноименной органеллы. Однако, доля в-ситостерина снизилась более чем в 2 раза (до 23 %), а доля холестерина напротив увеличилась в 3 раза (до 18 % от суммы стеринов).
Доля насыщенных ЖК в липидах рафтов мембран хлоропластов составила 50%, в рафтах мембран митохондрий - 65% от суммы ЖК. В свою очередь состав ЖК липидов фракций хлоро-пластов и митохондрий отличался большей степенью их ненасыщенности - около 70% от суммы ЖК
Таким образом, обнаружены существенные различия в составе рафтообразующих липидов в мембранах хлоропластов и митохондрий эугалофита H. strobilaceum.
Литература
1. Karnovsky M.J.,Kleinfeld A.M.,Hoover R.L.,Klausner R.D. The concept of lipid domains in membranes // The Journal of cell biology. 1982. V.94, № 1. P.1-6.
2. Mongrand S., Stanislas T., Bayer E.M., Lherminier J., Simon-Plas F. Membrane rafts in plant cells // Trends Plant Sci. 2010. V.15, 656-663.
3. Cacas J.-L., Furt F., Le Guedard M., Schmitter J.-M., Bure C., Gerbeau-Pissot P., Moreau P., Bes-soule J.-J., Simon-Plas F., Mongrand S., Lipids of plant membrane rafts // Prog. Lipid Res. 2012. V. 5, P. 272-299.
4. Нестеров В.Н., Нестеркина И.С., Розенцвет О.А., Озолина Н.В., Саляев Р.К.. Обнаружение ли-пид-белковых микродоменов (рафтов) и изучение их функциональной роли в хлоропластных мембранах галофитов // Доклады Академии наук. 2017. Т. 476. № 3. С. 350-352.
