REGULATION OF PROLINE BIOSYNTHESIS IN UNICELLULAR GREEN ALAGA CHLAMYDOMONAS REINHARDTII UNDER STRESS CONDITIONS

Abstract

Full Text

Многие организмы, включая фотосинтезирующие эукариотические микроорганизмы, используют в адаптации к действию различных по природе стрессоров органические молекулы, к которым относится и про-лин. Установлено, что пролин накапливается в клетках Chlamydomonas reinhardtii в условиях солевого стресса, выполняя функции осмолитика [1]. Однако вопрос о вовлечении пролина в адаптацию C. reinhardtii к другим стрессовым воздействиям ранее никем не изучался, и не были охарактеризованы возможные механизмы контроля его биосинтеза. У C. reinhardtii возможны два пути формирования пролина: (1) из глутамата и (2) из аргинина через орнитин. Следует подчеркнуть, что два первых этапа «глутаматного пути» у C. reinhardtii катализируются отдельными ферментами (глутамат-5-киназой и глутамат-5-полуальдегид дегидрогеназой), как это происходит у бактерий, и соответственно отличаются от растений, у которых обе реакции катализируются одним бифункциональным ферментом - пирролин-5-карбоксилатсинтетазой. В работе использовали метод количественной ПЦР, биохимические методы анализа белка и хлорофилла, а также газовую хроматографию, совмещенную с масс-спектрометрией. Полученные нами данные впервые указывают на то, что пролин используется клетками C. reinhardtii в качестве универсальной защитно-адаптивной молекулы при действии стрессоров различной природы, включая гипертермию и гипоксию, и во всех проанализированных случаях происходит значительная индукция гена GGK1 (глутамат-5-киназа 1), который, по нашему мнению, может служить «геном-маркером» указанных стрессовых условий для C. reinhardtii. Т.о., контроль транскрипции вовлечен в регуляцию аккумуляции пролина в стрессовых условиях. На основе анализа полученных трансформантов со сниженными уровнями усеченного гемоглобина 2 и использования генератора окиси азота (DEA-NONOate) была подтверждена высказанная нами гипотеза о вовлечении NO в контроль аккумуляции пролина, и установлено, что регуляция синтеза аминокислоты окисью азота, по крайней мере, частично, осуществляется на уровне транскрипции.