Из листьев закаленной к холоду капусты был выделен и очищен белок, который защищал тилакоиды незакаленного шпината от повреждения при замораживании. Процедура выделения включала в себя осаждение тепловой обработкой, осаждение сульфатом аммония и гликозаминогликаном гепарина, а также колоночную хроматографию на Полиамиде 6 и обращенно-фазную хроматографию на матриксе С-18. После обращенно-фазной хроматографии на электрофорезе была выявлена одна полоса с приблизительной молекулярной массой 7 кДа. Эта фракция имела криопротекторную активность. Гель-фильтрация подтвердила, что данный белок является мономером с молекулярной массой 7 кДа. Этот белок можно выделить только из закаленных к холоду растени капусты, но не из растени, выращенных в незакаливающих условиях. С использованием меченых пероксидазой лектинов было показано, что данный криопротектин является гликопротеином и содержит связанны остаток а1–3 связанной фукозы.
Листья омелы содержат тригалактозу и специфические N-ацетилгалактозаминные-изолектиновые группы. Группы ML I и ML III показали высокую криозащитную активность в изолированных мембранах тилакоидов шпината в период замерзания и оттаивания почвы, в то время как ML II не обладали такой активностью. В ходе экспериментов установлено, что криозащитная эффективность белков коррелировала с их относительно гидрофобностью. Было установлено также, что морозостойкость листьев омелы сезонно регулируется природными условиями. В то время как листья, собранные зимой, не повреждались при замерзании почвы до -200 C, листья, собранные в июле, претерпевали 70% утечку электролита после замерзания почвы до -50 C. Данные экспериментов свидетельствуют, что и количество фракций ML I и ML III изменяется в течение года. Наиболее высокое содержание этих криозащитных лектинов наблюдалось зимой и ранней весной, а наиболее низкое – в период летних месяцев. Изменений в содержании ML II не было зафиксировано. Эти данные подтверждают то, что некоторые лектины могут играть роль в стабилизации клеточных мембран под действием стрессовых условий окружающей среды.
При изучении влияния развития морозоустойчивости на синтез белков было идентифицировано семейство белков, ассоциированное с развитием морозоустойчивости у пшеницы. Данное семейство белков специфическое для злаков и их содержание регулируется низко температурой. Антитела, полученные против белка с мол. массой 50 кДа, реагируют, по крайней мере, с пятью членами данного семейства. Используя эти антитела, были определены содержание и локализация данного семейства белков в акклиматизированных к холоду всходах пшеницы. Вестерн-блоттинг субклеточных частиц показал наличие всех членов семейства в цитозоле и очищенных ядерных частицах. После 21 дня холодовой акклиматизации озимой пшеницы эти белки накапливались вплоть до 0.9% от всех растворимых экстрагируемых белков. Их клеточная концентрация составляла 1.34. Иммуногистохимическая локализация показала, что содержание этих белков наиболее высоко в зоне сосудистого перехода. Эти белки не были обнаружены в зрело ксилеме, в верхушечной меристеме побегов или в боковых корневых примордиях. Данная тканеспецифичная индукция позволяет предполагать, что чувствительные клетки в областях, где вода имеет тенденцию замерзать в первую очередь, для своей защиты требуют более высокого содержания этих белков.
Полученные данные хорошо соответствуют тому факту, что отрастание после замораживания в значительно степени зависит от жизнеспособности данной части побега. Электронно-микроскопический анализ с использованием иммунно-золотой метки показал, что эти белки присутствуют в цитоплазме и в нуклеоплазме. В то же время они не были найдены в клеточных стенках или других клеточных органеллах. Исследование криозащитного действия in vitro показало, что белок WCS120 так же эффективно, как БСА и сахароза, защищает лактатдегидрогеназу от денатурации в ходе замораживания. Эти результаты показывают, что данное семейство белков может быть вовлечено в общий механизм защиты растворимых частиц клетки. Их присутствие в нуклеоплазме также позволяет предложить как их возможную функцию – предохранение процессов транскрипции. Высокая гидрофильность, высокое содержание данных белков и устойчивость этих белков при кипячении позволяют предлагать, что они могут обеспечивать особую микросреду, необходимую для выживания клетки в чувствительно зоне сосудистого перехода во время стресса при замораживании.
Прочие статьи:
Достижения современной цитологии
Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного центрифугирования, появившиеся после 1940-х годов, позволили достичь огромных успехов в изучении строения клетки. В разработке единой ко ...
Ядовитые лягушки теряют свои токсины
Увы, разрушающее влияние человеческой деятельности на природу приобретает всё более разнообразные формы. В частности, Валери Кларк (Valerie C. Clark), студентка университета Корнелла (Cornell University), вместе с коллегами обнаружила, чт ...
Эпизоотии
Эпизоотология – наука, изучающая причины возникновения, развитие и распространение массовых заболеваний среди животных, в том числе и среди рыб. Соответствующая наука, изучающая те же вопросы по отношению к заболеваниям людей, носит назва ...