ют зрелые вирусные частицы. К тому же установлено, что свободнорастворимая пероксидаза не лигни-нолитический фермент [Hartenstein et al., 1977].

3.5. УЧАСТИЕ ЭТИЛЕНА В ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЯХ

Одним из растительных гормонов, которому приписывается способность индуцировать деятельность ферментов, является этилен [Herrero, Hall, 1960; Riov et al., 1982]. Молекула этилена имеет в своем составе ненасыщенную двойную связь (Н2С = СНг), и поэтому он весьма реакционноспособен и оказывает действие на все вегетативные органы растения. Внутриклеточно образование этилена может идти прн превращениях многих молекул в присутствии перекисного окисления. Так, например, ионы меди индуцируют светозависимое перекисное окисление

34

липидов мембран, ведущее к образованию этилена [Sandmann, Boeger, 1980].

Чандре и Спенсер методом дифференциального центрифугирования изолировали митохондрии из плодов томатов и показали, что в среде, содержащей сахарозу, фосфат, Mn2+, Mg2+, ATP, NAD и яблочную кислоту, разрушенные митохондрии начинали интенсивно выделять этилен. NAD может и замедлять образование этилена, a ATP, Mg2+ — ускорять этот процесс [Chandra, Spenser, 1962]. Остается невыясненным, почему именно разрушенные, а не целые митохондрии синтезировали этилен. Связано ли это только с усилением дыхания разрушенных митохондрий? Известно, что образование этилена тесно связано с процессом дыхания.

В опытах с меткой показано, что радиоактивный |4С-этилен включается в бензол и затем метка обнаруживается в продуктах превращения: бензоилпропионовой кислоте, бензойной кислоте и парафенилфенацил-бензоате [Jansen, 1964]. Полученные производные обладали одинаковой удельной радиоактивностью. Эти опыты свидетельствуют о том, что этилен я"вляется активным метаболитом растительной клетки, и проливают свет на пути его превращений. Синтез этилена был также обнаружен в тканях животных объектов, и вполне возможно, что биосинтез и превращения этого метаболита в растительных и животных тканях осуществляются по одной химической схеме.

Синтез этилена тесно связан с метаболизмом метионина и его аналогов, один из них — метиональ [Loat et al., 1981]. Некоторые изопероксидазы катализируют образование этилена из метионаля [Gaspar et al., 1982], и есть предположение, что хлорогеновая и кофейная кислоты могут ингибировать катализируемое пероксидазой образование этилена из аналогов метионина. Энзиматический синтез этилена из предшественника метионина — метионаля осуществляется в присутствии ферментов и кофакторов [Mapson, Wardale, 1968], и этот метаболический путь выглядит так: Метионин

\ АТР

S-Аденозил- t 1-Амино- _^_ Этилен.

метионин Синтаза циклопро-

tnaH-1-кар-боновая индуциру- кислота ется аук-

(АЦК)

сином или этиленом

Альтернативные пути биосинтеза этилена из метионина подробно приведены у Гаспара с соавт. [Gaspar et al., 1985], где показано, что в реакциях образования этилена принимают участие и фенольные соединения. На схеме, представленной авторами, даны пути образования этилена, которые сходны с двумя возможными механизмами генерации этилена в процессах, осуществляемых нейтрофилами (тип лейкоцитов). Последние циркулируют в крови и функционируют как элемент защиты

2*

35

хозяина от патогенных организмов [Tauber, Babior, 1978]. Кислород-потребляющий бактерицидный механизм нейтрофилов связан с миело-пероксидазой, участвующей в обезвреживании бактерий в присутствии перекиси водорода и ионов хлора. Установлено, что в стимулировании нейтрофилов принимает участие этилен. Эти данные представляют немалый интерес, так как указывают на связь между пероксидазой, перекисью водорода и этиленом в процессах защиты от патогенов. Очевидно, именно этилен является основым индуцирующим агентом в цепи направленных на защиту реакций метаболизма.

Есть данные, свидетельствующие о том, что и сама пероксидаза может участвовать в образовании этилена. Так, два очищенных изоэнзима пероксидазы, отличающиеся по своей специфической активности, были исследованы на их этиленобразующую способность (Yang, 1968, цит. по: [Gaspar et al., 1982]). Автором установлено, что при образовании этилена из метионаля С-изоэнзим был более чем в 250 раз активнее по сравнению с изоэнзимом A-I. Доказано, что этилен в тканях яблока синтезируется из метионаля через ряд последовательно идущих реакций, в которых участвует и пероксидаза [Adams, Yang, 1979].

Обработка тканей батата этиленом повышает активность пероксидазы, но ее можно ингибировать циклогексимидом и актиномицином. Эти данные указывают на то, что синтез фермента под действием этилена может идти de novo, так как после разделения белков в поли-акриламидном геле были идентифицированы две новые зоны с пероксидазной активностью [Gahagan et al., 1968]. Авторы также установили, что частичное увеличение активности пероксидазы, вызываемое старением организма, не связано с влиянием этилена на этот фермент. В то время как циклогексимид и актиномицин D блокировали в наибольшей степени увеличение пероксидазной активности, стимулируемой этиленом, только циклогексимид блокировал процесс старения. Поскольку актиномицин D относительно неэффективен в блокировании процесса старения, полученные данные подтверждают, что сформированная иРНК, ответственная за синтез пероксидазы, может присутствовать в исследуемых тканях и участвовать в синтезе фермента.

Чтобы выяснить действие этилена на активность фермента пероксидазы, Шаннон с соавт. [Shannon et al., 1971] кусочки батата обрабатывали гормоном в концентрации 1 мкл/л и установили, что при этом повышалась не только общая активность фермента, но и активность всех его изоэнзимов, а также содержание радиоактивной метки (14С-лейцина) в них. Используя бластоцидин S, они выяснили, что антибиотик даже в присутствии этилена затормаживал биосинтез пероксидазы и включение 14С-лейцина. Авторы считают, что это служит косвенным доказательством того, что синтез пероксидазы под действием этилена может идти de novo.

Сложность в разграничении этих процессов состоит в том, что до сих пор не выяснено, участвует ли пероксидаза непосредственно в синтезе этилена. Изучая превращения 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты (АЦК) в этилен, было установлено, что ингибиторы пероксидазы не тормозят этот процесс. Не стимулировало образование этилена

36

и добавление изоэнзимов пероксидазы в исследуемые ткани [Machackova, Zmrhal, 1981].

Сказанное выше говорит о том, что как синтез этилена, так и стимуляция деятельности пероксидазы тесно взаимосвязаны. По всей вероятности, этилен может выступать индуктором синтеза определенных изоэнзимов этого фермента и, возможно, тех, которые активны в стрессовых ситуациях пораженных организмов. Было установлено, что одновременно с образованием локальных повреждений усиливается образование этилена, а также увеличивается его синтез пропорционально числу и размеру некрозов [Loebentein, 1972]. Автор указывает, что экзогенный этилен понижает размножение ВТМ в табаке и снижает количество некрозов на зараженных листьях.

Росс и Вильямсон [Ross, Williamson, 1951] исследовали физиологически активные газы, в том числе этилен, у разных видов растений. Они показали, что газы практически не образуются в интактных листьях здоровых растений Physalis floridana, но интенсивно синтезируются, когда растения заражали Y-вирусом картофеля. В листьях с некрозами исследуемые газообразные соединения присутствовали в значительных количествах, и авторы считают, что образование некрозов тесио связано с новообразованием этилена. Среди химических соединений, индуцирующих увеличение активности фермента пероксидазы и одновременно развитие устойчивости, этилен оказался наиболее активным индуктором. Однако действие этилена на изменение активности пероксидазы неоднозначно. Если в растениях батата он стимулировал повышение активности фермента, то в тканях табака и моркови уровень активности пероксидазы мог и не меняться [Birecka et al., 1973; Birecka, Miller, 1974]. Этилен в концентрации 5—80 мкл/л затормаживает удлинение междоузлий у гороха, стимулирует их набухание, но не изменяет существенно активность пероксидазы.

Этилен физиологически очень активен и в концентрации 10~6 М оказывает заметное влияние на клетки, удаленные от тех, в которых он синтезируется [Galston, Davies, 1969]. Следовательно, этот гормон может индуцировать активность пероксидазы на значительном расстоянии от мест его синтеза [Gahagan et al., 1968; Simons, Ross, 1971; Saijo, Jakeo, 1974]. Обработка листьев табака этиленом до инокуляции вирусом табачной мозаики ингибирует последующий рост некрозов [Ross, Pritchard, 1972]. Таким образом, индуцируя активность пероксидазы, он ускоряет проявление реакций устойчивости, так как при этом некрозы были существенно меньше и проявлялись быстрее, чем в контроле.

Восприимчивые к заражению растения вырабатывают этилена больше, чем устойчивые [Seevers et al., 1971]. Увеличение образования этилена при инфицировании табака сорта Самсун NN происходит на ранних стадиях физиологического состояния, связанного с развитием некротических образований [Balazs et al., 1969, 1977; Nakagaki et al., 1970; Gaborjanyi et al., 1971]. Прайчард и Росс [Pritchard, Ross, 1975], изучая связь этилена с формированием некрозов, образуемых ВТМ на листьях сверхчувствительного табака сорта Самсун NN, выяснили, что в устойчивых и неустойчивых тканях характер синтеза этилена одина-

37

ков. Однако инфекция стимулирует более раннее начало его синтеза и он образуется в меньшем количестве в устойчивых тканях. Образование этилена повышается за 8 ч до появления некрозов в устойчивых листьях и лишь за 3 ч до появления некрозов в неустойчивых листьях. Максимум синтеза этилена наступает на 3-й день после заражения устойчивых тканей, но на 4-й после заражения неустойчивых. После этого рост некрозов прекращается. Остановку роста некрозов в устойчивых листьях авторы рассматривают как следствие более ранней инициации биохимических процессов, которые заканчиваются локализацией вируса. Включение защитного механизма осуществляет и свежеобр