CC BY
59
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №5_
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 581.1:577
М.А.Бабаджанова, Ш.А.Эсаналиева, А.К.Мирзорахимов, М.С.Нарзулоев, Н.Нематова,
А.К.Сайфутдинов
ВЛИЯНИЕ КИНЕТИНА IN VITRO НА РИБУЛОЗОЯЯСФОСФАТКАРБОКСИЛАЗНУЮ АКТИВНОСТЬ МУЛЬТИФЕРМЕНТНОГО КОМПЛЕКСА ЦИКЛА КАЛЬВИНА В ЭКСТРАКТАХ ИЗ ЛИСТЬЕВ ХЛОПЧАТНИКА
Таджикский национальный университет
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан М.М.Якубовой 26.03.2014 г.)
В статье приводятся экспериментальные данные по изучению влияния различных концентраций кинетина (6-бензиламинопурин) на карбоксилазную активность рибулозобисфосфаткарбок-силазы/ оксигеназы (РБФК/О) в присутствии рибозо-5-фосфата+АТФ. Установлены концентрации кинетина, при которых проявлялось его наибольшее стимулирующее действие на карбоксилазную активность РБФК/О мультиферментного комплекса. Анализ величин активирующего действия кинетина на активность фосфорибулокиназы и РБФК/О при использовании собственных специфических субстратов и в присутствии рибозо-5-фосфата+АТФ свидетельствуют о проявлении координированной регуляции активности ферментов в мультиферментном комплексе.
Ключевые слова: хлопчатник - кинетин - рибулозобисфосфаткарбоксилазная активность - муль-тиферментный комплекс - цикла Кальвина.
Стимулирующее действие кинетина (6-бензиламинопурин) на формирование структуры фотосинтетического аппарата и его функциональную активность, возрастание синтеза и активности многих ферментов, особенно ключевого фермента фотосинтеза рибулозобисфосфаткарбоксилазы оксигеназы (РБФК/О, КФ 4.1.1.39), установлено исследованиями многих авторов на листьях различных растений [1 -4].
В работе [5] было изучено влияние кинетина на карбоксилазную активность РБФК/О в препаратах различной степени очистки, выделенных из листьев хлопчатника сорта 108-Ф в фазе 5-6 настоящих листьев. Добавление кинетина в реакционную среду приводило к возрастанию в 2.6 раза карбоксилазной активности РБФК/О в экстрактах и на 43% во фракции белков, осаждённых при 3550% насыщении сульфатом аммония. Очистка этой фракции белков гель-хроматографией на сефа-дексе G-200 приводила к потере способности РБФК/О активироваться кинетином. Эти исследования были проведены при использовании собственного субстрата РБФК/О - рибулозо-1.5-бисфосфата и концентрации кинетина 2 мкмоль/мл реакционной среды.
В работе [6] было изучено влияние различных концентраций кинетина в реакционной среде на активность фосфорибулокиназы (ФРК, КФ 2.7.1.19) в экстрактах из листьев хлопчатника (фаза
Адрес для корреспонденции: Эсаналиева Шахноза Акрамовна. 734042, Республика Таджикистан, Душанбе, пр. Рудаки, 17, Таджикский национальный университет. E-mail: [email protected]
развития растений 5-6 настоящих листьев) при использовании собственного специфического субстрата - рибулозо-5-фосфата и рибозо-5-фосфата, субстрата рибозофосфатизомеразы (КФ 5.3.1.6), катализирующей предшествующую реакцию.
Было установлено, что зависимость от концентрации действия кинетина на активность ФРК подчинялась общему механизму гормональной регуляции - в низких концентрациях гормоны оказывают активирующее действие, а в высоких - ингибирующее.
Величины активирующего действия кинетина на фосфорибулокиназную активность были более высокими при использовании рибозо-5-фосфата+АТФ, а не собственного специфического субстрата рибулозо-5-фосфата + АТФ.
Полученные данные являются веским доказательством наличия в экстракте из листьев хлопчатника мультиферментного комплекса, обладающего большей чувствительностью к кинетину.
Целью данной работы являлось изучение влияния различных концентраций кинетина в реакционной среде на карбоксилазную активность РБФК/О в экстрактах из листьев хлопчатника при использовании в качестве субстрата рибозо-5-фосфата+АТФ.
Методы исследования
В качестве объектов исследования были взяты листья хлопчатника Ооъъуртт hirsutum Ь. сорта 108-Ф в фазе 5-6 настоящих листьев. Хлопчатник выращивали в полевых условиях с соблюдением всех агротехнических мероприятий на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетика растений АН Республики Таджикистан (г. Душанбе).
Получение экстракта из листьев подробно описано в нашей работе [7]. Количественное содержание белка определяли с реактивом Бенедикта [8]. Карбоксилазную активность РБФК/О определяли спектрофотометрически по методике Рэккера, модифицированной А.К.Романовой [9].
Активность РБФК/О выражали в мкмоль СО2, фиксированной за 1 минуту в расчёте на 1 мг белка, то есть Е/мг белка.
Результаты и их обсуждение
Результаты, полученные при определении влияния различных концентраций кинетина в реакционной среде на карбоксилазную активность РБФК/О в экстрактах из листьев хлопчатника сорта 108- Ф, представлены в таблице.
Таблица
Влияние кинетина на РБФ-карбоксилазную активность мультиферментного комплекса в экстракте из листьев хлопчатника сорта 108-Ф в фазе 5-6 настоящих листьев (субстрат: рибозо-5-фосфат + АТФ)
Кинетин, мкмоль/мл реакционной среды Активность РБФК, мкмоль СО2/мин на 1 мг белка Активация, %
- 0.042 ± 0.001 100
0.5 0.045 ± 0.001 109
1.0 0.051 ± 0.001 124
1.5 0.062 ± 0.001 151
2.0 0.101 ± 0.002 246
2.5 0.105 ± 0.002 250
3.0 0.098 ± 0.002 238
3.5 0.087 ± 0.002 212
4.0 0.078 ± 0.001 192
5.0 0.056 ± 0.001 141
Из представленных в таблице данных видно, что при концентрациях кинетина 1-5 мкмоль/мл реакционной среды, РБФ-карбоксилазная активность мультиферментного комплекса значительно возрастало. Наибольшее активирующее действие кинетина - 246-212 % проявлялось при концентрациях 2-3.5 мкмоль/мл реакционной среды.
В работе [10] было обнаружено, что при использовании в качестве субстрата рибозо-5-фосфата + АТФ наибольшая активация кинетином - 174-157% фосфорибулокиназной реакции также проявлялось при концентрациях 3-4 мкмоль/мл реакционной среды, но уже при концентрации кинетина 0.5-1 мкмоль/мл реакционной среды скорость фосфорибулокиназной реакции возрастала на 121135%.
Полученные данные о более эффективной и быстрой активации кинетином фосфорибулоки-назной реакции при использовании первого субстрата метаболической цепи свидетельствует о большей чувствительности к кинетину мультиферментного комплекса.
АТФ СО2
рфи ^->фрк РБФК
Рибозо-5-Ф 4 ► рибулозо-5-Ф -► рибулозо-1.5-Ф-►З-ФГК
Наибольшая активация при одних и тех же концентрациях кинетина фосфорибулокиназной реакции при использовании в качестве субстрата рибозо-5-фосфата + АТФ составляла 174%, а РБФ-карбоксилазной реакции - 246%. Более эффективная или высокая активация кинетином рибулозо-бисфосфаткарбоксилазной реакции указывает на проявление в мультиферментном комплексе координированной регуляции активности ферментов, когда конформационные изменения, вызванные активатором или ингибитором, с одного фермента комплекса фосфорибулокиназы передаются с помощью различных контактов на другой фермент комплекса - рибулозобисфосфаткарбаксилазу [11].
Поступило 28.03.2014 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кулаева О.Н. Цитокинины, их структура и функция. - М.: Наука, 1973, 263 с.
2. Мокроносов А.Т. Фотосинтетическая функция и целостность растительного организма. - М.: Наука, 1983, 64 с.
3. Кефели В.И. Фотоморфогенез фотосинтеза и рост как основа продуктивности растений. - Пущи-но: ОНТИ ПНЦ АН СССР, 1991, 133 с.
4. Романов Г.А. Как цитокинины действуют на клетку. - Физиология растений, 2009, т.56, №2, с.295-319.
5. Бабаджанова М.А., Мирзорахимов А.К., Нарзуллоев М.С., Эсаналиева Ш.А., Нематова Н., Сай-фидинов А.К. Влияние кинетина на активность рибулозобисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы в ферментных препаратах различной степени очистки. - ДАН РТ, 2007, т.50, № 8, с. 711-715.
6. Бабаджанова М.А., Эсаналиева Ш.А., Нарзуллоев М.С. Онтогенетическая зависимость активирующего действия кинетина in vitro на фосфорибулокиназную активность мультиферментного комплекса цикла Кальвина в экстрактах из листьев хлопчатника. - ДАН РТ, 2013, т.56, № 1, с.60-64.
7. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. - М.: Высшая школа,1980, 272 с.
8. Бабаджанова М.А., Нарзуллоев М.С. Влияние фитогормонов in v^ на фосфорибулокиназную активность мультиферментного комплекса цикла Кальвина в онтогенезе растений хлопчатника. -ДАН РТ, 2012, т.55, № 12, с.1001-1003.
9. Романова А.К. Биохимические методы изучения автотрофии у микроорганизмов. - М.: Наука, 1980, 160 с.
10. Бабаджанова М.А., Эсаналиева Ш.А., Нарзуллоев М.С. Влияние кинетина in vitro на фосфорибу-локиназную активность мультиферментного комплекса цикла Кальвина в экстрактах из листьев хлопчатника. - Изв.АН РТ: Отд.биол. и мед.н., 2012, №4(181), с.51-55.
11. Фридрих П. Ферменты: четвертичная структура и надмолекулярные комплексы. - М.: Мир, 1986, 374 с.
М.А.Бобочонова, Ш.А.Эсаналиева, А.К.Мирзорахимов, М.С.Нарзулоев, Н.Нематова,
А.К.Сайфутдинов
ТАЪСИРИ КИНЕТИН IN VITRO БА ФАЪОЛНОКИИ РИБУЛОЗОБЖФОСФАТКАРБОКСИЛАЗИИ МА^МУИ МУЛТИФЕРМЕНТИИ СИКЛИ КАЛВИН ДАР ШИРАИ АЗ БАРГ^ОИ
ПАХТА Ч,УДОКАРДАШУДА
Донишго^и миллии Тоцикистон
Дар макола натичах,ои тадкикотх,ои тачрибавй доир ба таъсири консентрасиях,ои гуно-гуни кинетин (6-бензиламинопурин) ба фаъолнокии карбоксилазии рибулозобисфосфаткарбок-силаза дар иштироки рибозо-5-фосфат+АТФ оварда шудаанд. Консентрасиях,ои нисбатан ба фаъолнокии карбоксилазии РБФК/О-и мачмуи мултиферментии таъсири баланд доштани кинетин муайян карда шудааст. Та^лили бузургих,ои таъсири баланд доштани кинетин ба фаъолнокии фосфорибулокиназй ва рибулозобисфосфаткарбоксилази/оксигеназй хднгоми истифода кардан аз субстратх,ои махсус ва дар иштироки рибозо-5-фосфат +АТФ аз танзими координи-ронии фаъолнокии ферментх,ои мачмуи мултиферментй шах,одат медихднд.
Калима^ои калиди: пахта - кинетин - фаъолнокии рибулозобисфосфаткарбоксилаза - мацмуи мултиферментй - сикли Калвин
M.A.Babajanova, Sh.A.Esanalieva, А.К.Mirzorakhimov, М.S.Narzulooev, N.Nematova,
А.К.Saifutdinov
THE EFFECT OF KINETIN IN VITRO ON RIBULOSE-BISPHOSPHATE CARBOXILASE/OXYGENASE ACTIVITY OF CALVIN CYCLE MULTIENZYME COMPLEXES IN COTTON LEAVES EXTRACTS
Tajik National University The article presents the results of experimental studies on the effect of different concentrations of ki-netin (6- benzylaminopurine) on the activity of ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase in the presence
of ribose-5-phosphate + ATP. The concentrations of kinetin in which it manifested the greatest stimulatory effect on the carboxylase activity of Rubisco multi-enzyme complex were defined. Analysis of values of an activating effect of kinetin on the activity of phosphoribulokinase and ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase upon using their own specific substrates and in the presence of ribose-5-phosphate + ATP indicates the coordinated regulation of the activity of enzymes in multi-enzyme complexes. Key words: cotton - kinetin - ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase activity - multi-enzyme complex - the Calvin cycle.
