ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2004, том 51, № 1, с. 153-156
ЛЮДИ НАУКИ
ПРОБЛЕМЫ БИОХИМИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И АЗОТФИКСИРУЮЩЕГО СИМБИОЗА В ТРУДАХ Г.Я. ЖИЗНЕВСКОЙ (1932-2001 гг.)
5 декабря 2001 г. ушла из жизни Генриетта Яновна Жизневская - выдающийся ученый - физиолог и биохимик растений, доктор биологических наук, профессор.
Училась Генриетта Яновна на кафедре биохимии растений биолого-почвенного факультета МГУ (1950-1955 гг.). Научным руководителем ее дипломной работы по биохимии микроорганизмов был акад. А.Н. Белозерский, который привил Генриетте Яновне интерес к биохимическим исследованиям. По окончании университета Генриетта Яновна поступила в аспирантуру Института биологии АН ЛатвССР, где проводила исследования под руководством своего отца - акад. Яна Вольдемаровича Пейве - крупного ученого и известного организатора широкомасштабных исследований роли микроэлементов в жизни растений, животных и человека. В 1959 г. она защити-
ла кандидатскую диссертацию в Ботаническом Институте им. В.Л. Комарова АН СССР (СПб.) и стала ведущим специалистом в области изучения действия микроэлементов на физиолого-биохи-мические процессы у с.-х. культур (кукурузы, ячменя, люпина, бобов).
В 1963 г. Генриетта Яновна перешла в Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева АН СССР, где начала работать старшим научным сотрудником во вновь созданной лаборатории биохимии микроэлементов. Здесь она проводила исследования, в результате которых была выявлена роль микроэлементов в фиксации атмосферного азота в клубеньках бобовых растений, что составило основу докторской диссертации, защищенной в 1969 г. Позднее по материалам диссертации была опубликована монография "Медь, молибден и железо в азотном обмене бобовых растений" [1]. В 1976 г. Генриетта Яновна стала заведовать лабораторией биохимии микроэлементов (1976-1983 гг.). Будучи биохимиком по призванию и образованию, Генриетта Яновна сконцентрировала основное внимание на исследованиях структуры и функции металлосодержа-щих белков, принимающих непосредственное участие в симбиотической азотфиксации. В 1967 г. в ДАН СССР была опубликована новаторская статья (совместно с Я.В. Пейве и Г.И. Ливановой) [2] о получении кристаллического леггемоглобина из корневых клубеньков люпина желтого. В дальнейшем были проведены комплексные исследования первичной, вторичной и третичной структур молекулы леггемоглобина люпина. Эта работа проводилась совместно с сотрудниками ряда других институтов Академии наук (Института биоорганической химии, Института белка, Института кристаллографии, Института биофизики), а также Латвийского ф-ла НИИ ИРЕА и Института органической химии Болгарской АН.
В результате комплексного подхода на основе применения различных физико-химических методов (ЯМР, кругового дихроизма, дисперсии оптического вращения) впервые были получены детальные сведения о распределении ароматических аминокислот в структуре молекулы леггемоглобина люпина. При дальнейших исследованиях (совместно с Л.И. Бороденко) [3] спектров ЯМР леггемоглобина сои и люпина были показаны
значительные различия в положении и ориентации ароматических остатков в его гидрофобном ядре у разных видов бобовых. У люпина пространственная структура леггемоглобина - более гибкая, так как у него четыре гистидиновых остатка, в то время как у сои - два, что влияет на связывание кислорода гемом.
В совместных исследованиях с сотрудником Института кристаллографии Э. Арутюняном впервые в мире была расшифрована пространственная структура леггемоглобина с помощью метода рентгеноструктурного анализа с разрешением 5 А (1970-1975 гг.) [4].
В 1974 г. Генриеттой Яновной с соавт. было получено авторское свидетельство на способ получения леггемоглобина из клубеньков люпина [5]. На его основе на заводе по производству биопрепаратов в г. Олайне ЛатвССР было налажено полупромышленное производство леггемоглобина.
Необходимо отметить, что Генриетте Яновне была присуща редкая способность объединять ученых различных научных специальностей и учреждений для решения важнейших проблем в области симбиотической азотфиксации.
Исследования структуры леггемоглобина из клубеньков люпина в сравнении с уже известными ранее структурами гемоглобинов беспозвоночных и позвоночных показало единство общего типа пространственной миоглобин-подобной структуры у всех до сих пор изученных глобинов в эволюционном ряду от леггемоглобина клубеньков до миоглобина позвоночных [6].
Исследованиями Генриетты Яновны и сотр. (Л. И. Бороденко, Г.И. Ливановой, И.Н. Андреевой, Е.Э. Федоровой) [7, 8] был также внесен весомый вклад в решение вопроса о локализации леггемоглобина в инфицированных ризобиями клетках клубенька. Используя методы цитохимии и иммуноцитохимии в электронной микроскопии, было показано, что леггемоглобин локализован в цитоплазме растительной клетки, в то время как гемовая часть леггемоглобина синтезируется в бактероидах.
Генриеттой Яновной совместно с Л.И. Бороденко [9, 10] в клубеньках бобовых был открыт металлосодержащий белок - негеминовый желе-зофлавопротеид, являющийся ферментом, способным восстанавливать in vitro окисленный леггемоглобин. В клубеньках он является компонентом одной из систем, поддерживающих леггемоглобин в функционально активном восстановленном состоянии.
Исследования еще одного железосодержащего белка - фермента каталазы, проводившиеся Г.Я. Жизневской и Г.Н. Троицкой [11], показали, что высокая активность этого фермента является необходимым условием эффективности симбио-
тической системы в клубеньках бобовых как с уре-идным, так и амидным типом азотного обмена.
Научные интересы Генриетты Яновны были многогранны. Исследования, проводимые под ее руководством, охватывали большой круг проблем, связанных с симбиотической азотфиксаци-ей. Одной из таких проблем было выявление особенностей симбиотической системы в клубеньках небобовых растений (ольхи, облепихи, лоха). Совместно с И.Н. Андреевой была изучена ультраструктура эндофита в клетках клубеньков небобовых растений - азотфиксирующего актино-мицета, строение и состав его капсулы, участие эндомембранной системы растительной клетки (диктиосом аппарата Гольджи и гранулярного эн-доплазматического ритикулума) в биогенезе мембраны, окружающей капсулу актиномицета. Было выявлено своеобразие контактов между партнерами симбиоза. Показана важная роль молибдена в создании эффективной азотфиксирую-щей системы у актиноризных растений и повышении нитрогеназной активности в клубеньках [12, 13].
В 80-е годы основные интересы Генриетты Яновны сосредоточились на изучении роли пери-бактероидной мембраны (ПБМ) и перибактеро-идного пространства (ПБП) симбиосом во взаимоотношениях про- и эукариотических клеток при азотфиксирующем симбиозе. Был разработан метод препаративного выделения из клубеньков люпина и фасоли нативных симбиосом, ПБМ и содержимого ПБП и тесты на их интактность, что дало возможность исследовать их состав и свойства. Эти исследования проводились большой группой сотрудников и были поддержаны новым заведующим лаборатории проф. С.Ф. Измайловым [14-16].
При помощи иммунохимических методов (совместно с К.А. Агибетовым, О. С. Гениной, П.Н. Ду-брово, Г. И. Ливановой) было показано, что в ци-тозоле клеток эффективных клубеньков люпина при формировании симбиотической системы блокируется синтез ряда белков и синтезируются новые белки - нодулины. В ПБП симбиосом был впервые обнаружен специфический нодулин с мол. м. 33 кД. Параллельно в ПБП были выявлены бактероидины (белки, синтезированные при переходе ризобий в бактероиды), что свидетельствовало о тесной этиологической связи содержимого ПБП с бактероидами. В ПБМ симбиосом были идентифицированы четыре нодулина, среди них мажорный нодулин 37 кД и липополисахарид бактероидного происхождения. Таким образом, было показано, что ПБМ, имеющая плазмалемм-ное происхождение, находится под контролем обоих симбионтов и модифицируется в ходе эффективного симбиоза новыми клубенек-специфичными белками растительного происхождения
ПРОБЛЕМЫ БИОХИМИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
155
(нодулинами) и ризобиальными липополисахари-дами. При этом в ПБП доминировали бактерои-дины, а в ПБМ - нодулины [17].
Г.Я. Жизневской и Л.И. Бороденко, а также сотрудниками Института химической физики РАН В.И. Меклером, О.В. Белоноговой и А.И. Котельниковым, методом флуоресцентных зондов была показана возможность встраивания леггемоглобинового гема в ПБМ благодаря наличию в жидкокристаллическом липидном бислое ПБМ мест его связывания, что представляет значительный интерес в связи с вопросом о регуляции внутриклеточного транспорта гема [18].
При изучении состава жирных кислот перибак-тероидной мембраны и бактероидов клубеньков в сравнении с плазмалеммой неинфицированных корней люпина было подтверждено предположение, что в биогенезе ПБМ участвуют как растительная, так и бактериальная клетки [19, 20].
Значительное место в исследованиях Генриетты Яновны занимало изучение влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на активность симбиотической азотфиксации (темноты, засухи, гипоксии). Эти исследования были проведены совместно с Сварадж Кумари (Индия) на растениях сои [21]. Исследования имели прикладной характер, они давали возможность выяснить пределы действия того или иного стрессового фактора, когда симбиотическая система еще была способна к восстановлению.
Интересные исследования были проведены совместно с Е.Э. Федоровой по определению динамики фитогормонов в онтогенезе клубеньков бобовых растений и метаболизму ИУК при создании эффективного симбиоза между Phaseolus vul-garis-Rhizobium phaseoli [22, 23].
Во время трехлетнего пребывания в Англии (1994-1997 гг.) Генриетта Яновна проводила научные исследования, руководила работой аспирантов и дипломников. Начатые в Англии совместно с К. Хедли (Джон Иннес Институт по изучению растений, Норвич) исследования мутантов гороха по r- и rb-генам, имеющих сниженное содержание и измененные свойства крахмала в семенах, были продолжены в ИФР РАН. У этих мутантов была обнаружена повышенная способность к симбиотической азотфиксации в корневых клубеньках и ассимиляц
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.