Биологический каталог




Фермент пероксидаза

Автор В.А.Андреева

пные реакции метаболизма, запускаемые свободными радикалами, и в этом одна из важнейших их функций.

Таким образом, все изложенное выше отрицает взгляд на фенолы лишь как на некие конечные продукты обмена веществ или «отходы» метаболизма растений. Разнообразие фенолов вполне соответствует их роли в процессах роста, обмена веществ, избирательного поглощения лучей солнца, в выполнении структурной, опорной и защитной функций.

44

4.2. НЕКРОЗОГЕНЕЗ И ЕГО ПРОЯВЛЕНИЕ

Фаркаш и Кирали [Farkas, Kiraly, 1962], выясняя роль окислительного метаболизма клетки в образовании некрозов, нашли, что активация полифенолоксидазы и пероксидазы в местах проникновения вируса приводит к накоплению большого количества продуктов окисления фенолов-хинонов, которое приводит к гибели клеток. В этом процессе пероксидаза и полифенолоксидаза регулируют отношение окисленной и восстановленной форм фенолов и тем самым определяют реакцию хозяина на вирусное поражение. В составе «некротического валика», где отмершие клетки граничат с живыми, найден хинон-белковый комплекс.

Исследования, проведенные Мартином и Галетом [Martin, Gallet, •*1966], показали, что прекращение размножения вируса у сверхчувствительного табака сорта Ксанти нк, инфицированного ВТМ, обусловлено не барьером из мертвых клеток, изолирующих инфекционную РНК в ограниченной зоне хозяина, а каким-то другим процессом. С помощью электронного микроскопа было установлено, что в клетках, соседствующих с некротическими поражениями, не обнаруживаются полные вирусные частицы, если температура окружающей среды равна 20° [Martin et al., 1969]. При переходе к повышенной температуре появляются вполне сформированные вирусные частицы. Тонги [Tanguy, 1971] показал, что после проявления некрозов накопление фенольных соединений в зоне некроза начинает снижаться. Уже через 48 ч в условиях с температурой 30° происходит снижение содержания хлорогеновых кислот, рутина и никотинфлорина. Очень резко уменьшается содержание я-кумаровой и ферилилхинной кислот, быстро исчезают скополетин и феруллил-2-глюкоза.

Эти данные свидетельствуют о том, что повышение температуры приводит к существенным изменениям в синтезе фенолов. Очевидно, с повышением температуры увеличивается и каталитическая деятельность ряда ферментов, в результате чего идет более быстрая утилизация фенольных соединений. Возвращение растений табака сорта Ксанти нк, зараженных ВТМ, в условиях с температурой 20° приводит к тому, что содержание флавонозидов возрастает на 30%, а хлорогеновых кислот — на 40% по отношению к контролю. Автор считает, что стимуляция синтеза фенольных соединений в листьях растений Ксати нк, покрытых некрозами, есть результат активации реакций глюкозидизации, метилирования и о-гидроксилирования этих соединений. Аккумуляция фенолов в форме глюкозидов и эфиров глюкозы может осуществляться ферментными системами, использующими в качестве донора глюкозы уридин-дифосфатглюкозу [Corner, Swain, 1965; Tanguy, 1971].

Многими авторами показано, что образование локальных некротических поражений сопровождается также стимуляцией реакций метилирования, при этом синтезируются производные скополетина, ферулиловой, синаповой и ванильной кислот (Finnle, Nelson, 1963а,b; Hess, 1964, 1965, цит. по: [Tanguy, 1971]). Это должно являться следствием активирования метилтрансферазы. По-видимому, этот фермент обеспечивает переход метальной группы в форме S-аденозилметионина. Проанализировав свои

45

и данные других авторов, Тонги [Tanguy, 1971] приходит к выводу, что фенольные соединения не несут ответственности за образование некрозов и за реакцию сверхчувствительности. Синтез фенолов стимулируется только вследствие вторичных эффектов вирусного заражения. Далее автор пишет, что если фенольные соединения нельзя рассматривать как непосредственных участников блокирования репликации вирусной РНК, то возможно, что ингибирование синтеза или активности РНК-репликаз связано с окислительным циклом фосфопентоз, а аккумуляция фенолов является только следствием стимулирования этого процесса.

Комплекс полифенолоксидаза—фенолы-хиноны—пероксидаза, присутствующий в клетках высших растений, составляет один из активных физиологических механизмов, участвующих в защите растений от поражений. Точно не установлено (за исключением изоэнзима Сг, см. 2.5), какие из изопероксидаз, активизируются в месте образования некрозов у растений, зараженных вирусами. Некрозогенез ассоциируется с аккумуляцией полифенолов, окисляющихся до хинонов, и, как считает Лоебен-штейн [Loebenstein, 1972], быстрая аккумуляция хинонов, в свою очередь, служит медиатором для действия ферментов.

Анализ накопленных данных дает основание разделить процессы, в которых участвуют, с одной стороны, фенилаланин-аммиак-лиаза и полифенолоксидаза, а с другой — пероксидаза. Известна способность растительных фенольных соединений угнетать активность большинства оксидаз, исключение составляет только пероксидаза. Если активирование первых в растениях, зараженных вирусами, тесно связано с ростом некроза и суровостью поражения, то повышение активности пероксидазы не имеет прямой коррелятивной зависимости от этого процесса. Активность фенилаланин-аммиак-лиазы, число некрозов и время их появления так взаимосвязаны, что фермент может служить маркером этого процесса [Paynot et al., 1973а,b]. Следует отметить также, что у сверхчувствительных растений табака, содержащих ген N, активность феннлаланин-аммиак-лиазы повышена и при перенесении зараженных растений в помещение с температурой 35°. В этих условиях образование некрозов прекращается и реакция таких растений на заражение вирусом становится системной, а активность фенилаланин-аммиак-лиазы остается высокой и при изменении температуры окружающей среды.

Фритиг и др. [Fritig et al., 1976] отмечают, что заражение вирусом табачной мозаики растений табака сорта Самсун NN приводит к существенному нарушению в биосинтезе фенольных соединений, производных L-фенилаланина. А регулируются эти реакции при обязательном участии фенилаланин-аммиак-лиазы, как ключевого фермента в биосинтезе фенолов. Увеличение активности этого фермента наблюдали до и параллельно с развитием некрозов [Paynot et al., 1971, 1973а,b; Duchesne et al., 1977], однако не далее 6 мм от края некроза. На более удаленном расстоянии активность фермента равна контролю.

Интересно отметить, что, если обработать инфицированные ткани фенилаланином, размер некроза увеличится. В данном случае фенилала-нин или является предшественником в синтезе необходимых соединений, или эта аминокислота инициирует образование фенилаланин-аммиак-лиазы [Walton, 1968] и синтез фенолов. Показано, что в живых клетках

46

табака сорта Ксанти NN вокруг местных некрозов, вызванных заражением ВТМ, накапливаются дериваты фенолов — ароматические амиды (ферулилпутресцин, кумарилпутресцин и др.), обладающие сильными ингибиторными свойствами. В клеточных стенках образуются новые гликопротеины, отсутствующие в интактных клетках, а продукты метаболизма гликопротеинов могут нарушать транспорт вирионов в соседние клетки.

4.3. ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ ФЕНОЛОВ

Так как метаболизм пероксидазы и фенольных соединений тесно взаимосвязан, то повышение активности фермента должно отражать и изменения в метаболизме его субстратов — соединений фенольной природы. В настоящее время в литературе недостаточно данных о содержании и превращениях фенолов в растениях, обладающих устойчивостью к вирусному поражению. В большинстве работ изменения в содержании фенольных соединений авторы связывают с процессом лигнификации, объясняя этим способность растений к защите от проникновения и распространения патогенов. Очень много работ посвящено изучению механизма активной защиты растений от поражения их грибами [Мет-лицкий и др., 1972; Метлицкий, Озерецковская, 1981; Nakajima et al., 1975; Sohi, Raval, 1983; Harms, Terbea, 1984; Malmberg, Theander, 1984; Ando et al., 1984; Arora, Bajaj, 1985, и др.]. Взаимодействие различных микроорганизмов с растениями-хозяевами имеет свою специфику, и поэтому не всегда данные, полученные для системы хозяин— гриб, можно прямо переносить и интерпретировать по отношению к рат стениям, пораженным вирусными заболеваниями.

Анализ работ, в которых приводятся данные о содержании фенолов в листьях растений табака, зараженных вирусами, не дает возможности сделать определенные выводы. В исследованиях авторов использованы различные методы определения, приводятся данные о содержании разных фенолов: хлорогеновой кислоты, о-и дифенолов, пропаноидов, флюоресцирующих фенолов, об общем их содержании и т. д. Опыты, описанные в статьях, выполнены в различные сроки вегетации [Hampton, 1970; Tanguy, 1971; Fritig et al., 1972; Edreva, 1974; Legrand et al., 1976, 1978]. Все перечисленное создает определенные трудности в использовании имеющихся данных. Повсеместное присутствие фенолов в тканях растений свидетельствует о том, что они участвуют во многих метаболических процессах, в том числе и в защитных реакциях: выполнении фенолами пассивной барьерной функции (лигнин), активном отпугивании насекомых (фитонциды, фитоалексины) и других формах защиты растений от патогенов.

Наиболее важной функцией фенолов является их взаимодействие с белковыми молекулами [Srivastava, Huystee, 1977 a,b]. Особенно активно с белками взаимодействуют хинонные формы фенольных соединений, чаще, в местах доступных сульфгидрильных и других групп [Cirstea et al., 1980]. Так, о-хиноны обладают наибольшей реакционной способностью в отношении NH2-h SH-групп белков вирусов. Ряд авторов предполагают, что окисленные фенолы могут непосредственно влиять

47

на вирионы, образуя устойчивые комплексы с капсидным белком [Mink, Saksena, 1971; Saksena, Mink, 1970; Hampton, 1970]. Показано прямое действие фенолов-хинонов на вирусные частицы в момент их «активного» состояния [Pierpoint et al., 1977]. Среди фенолов, способных связываться с белком вирионов, выделяется хлорогеновая кислота, и в этом отношении интересна работа Боярских [Bujarski, 1980], в которой приводится структура аддукта хлорог

страница 13
< 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
(21.10.2019)