ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2004, том 51, № 4, с. 631-635
== ХРОНИКА =
УДК 581.1
СИМПОЗИУМ ПО БИОХИМИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
ЖИРНЫХ КИСЛОТ И ГЛИЦЕРОЛИПИДОВ РАСТЕНИЙ (4-8 ИЮНЯ 2003 Г., ФОЛЛЕН ЛИФ ЛЕЙК, КАЛИФОРНИЯ, США)
На очередном симпозиуме по биохимии и молекулярной биологии жирных кислот и глицеролипи-дов растений, который регулярно созывается Национальным кооперативом по липидам растений США в Конференц-центре Станфорд-Сьерра, Фоллен Лиф Лейк, Калифорния, от имени более чем 200 ученых из 12 стран было представлено более 70 докладов. Среди них преобладали сообщения из США (40) и Канады (10). Кроме того, были заслушаны доклады из Германии (5), Великобритании (4), России, Польши, Филиппин и Швеции (по 2), а также из Индии, Китая, Франции и Японии (по 1). Организаторами этой встречи были известные американские липидологи 1.0. .Та'огеМ и I. ОЫге. Выступления были посвящены главным образом биосинтезу ПНЖК, активности элон-газ и десатураз ЖК, общим закономерностям образования ЖК, биосинтезу ТАГ и катаболизму ли-пидов под действием гидролитических и окислительных ферментов. Кроме того, были рассмотрены биосинтез фосфолипидов и галактолипидов мембран, биотехнология липидов, роль олеосом, олеосинов и белков в обмене липидов, физиологическая роль липидов и влияние внешних факторов на их обмен, биохимия изопреноидов и методы определения структуры липидов.
Симпозиум открылся лекцией A.A. Benson (США), посвященной проблемам растительной ли-пидологии, которые включают определение роли восковых эфиров в пищевых цепях биосферы и роли ФГ в структуре липопротеинов мембран, а также изучение сульфо- и арсенолипидов. Определение ЖК-состава МГДГ, ДГДГ, СХДГ, ФХ, ФЭ и ФГ из пяти видов морских водорослей показало, что в этих липидах уровень С20-ПНЖК повышался, а содержание С16:0-кислоты снижалось в указанном порядке; 1,2-ДАГ-3-триметилгомосерин характеризовался высоким уровнем у-линоленовой и сте-аридоновой кислот (Э. Костецкий, Россия).
При изучении механизма биосинтеза ЖК в Escherichia coli был обнаружен ген lipB, кодирующий перенос остатка липоевой кислоты на белки ферментов (пируват-дегидрогеназы и 2-оксоглу-тарат-дегидрогеназы), для которых она является кофактором (J.E. Cronan, США). У Arabidopsis thaliana в условиях ограниченного фотосинтеза источником НАДФ ■ Н для биосинтеза ЖК в семенах могла быть активность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы (C. Benning, США), а источником пула ацетил-КоА, служащего в цитозоле предшественником С>20-ЖК, - 2-оксоглутарат, образующийся под действием АТФ-цитратлиазы (B.J. Ni-kolau, США). Другой пул ацетил-КоА, возникав-
Сокращения: АПБ - ацил-переносящий белок; ФЛ - фосфо-липиды.
Адрес для корреспонденции: Верещагин Андрей Глебович. 127276 Москва, Ботаническая ул., 35. Институт физиологии растений РАН. Факс: 07 (095) 977-80-18; электронная почта: ifr@ippras.ru
ший в пластидах семян A. thaliana и Brassica napus за счет активности пируват-дегидрогеназы, служил предшественником для биосинтеза С<18-ЖК (B.J. Nikolau, США; J. Ohlrogge, США). При исследовании ацетил-КоА-карбоксилазы пластид A. thaliana, катализирующей исходную реакцию биосинтеза ЖК - АТФ-зависимое карбоксилиро-вание ацетил-КоА с образованием малонил-КоА, был изучен пространственный и временной характер экспрессии генов одной из субъединиц этого фермента - биотин-карбоксил-переносящего белка (B.J. Nikolau, США). Экспрессия этого фермента в амилопластах клубней картофеля резко стимулировала биосинтез ЖК в полученных трансгенных линиях, вызывая пятикратное увеличение содержания ТАГ (P. Doermann, Германия), а его экспрессия в развивающихся зародышах и изолированных пластидах B. napus также приводила к значительному росту скорости этого биосинтеза (T.J. Savage, США). Была изучена роль различных источников углерода в синтезе ацетил-КоА в пластидах и его включении в ЖК (S. Rawsthorne, Великобритания).
У A. thaliana активность ацетил-КоА-карбок-силазы была необходима для синтеза С>18-ЖК в ходе реакции элонгации, поскольку разрушение ее гена приводило к образованию ТАГ, полностью лишенных этих ЖК; полученные мутанты характеризовались также значительными нарушениями морфогенеза зародыша (M. Miquel, Франция). Экспрессия в клетках дрожжей Saccha-romyces cerevisiae 3-кетоацил-КоА-синтетаз (конденсирующих ферментов) из эндоплазматическо-го ретикулума A. thaliana и B. napus привела к тому, что в суммарных ЖК этих клеток С>18-ЖК -
продукты элонгации С16- и С18-ЖК - накапливались в значительном количестве. В первом случае для элонгации преимущественно использовались А9- и Д11-С18:1-ЖК с образованием 4.0% А11-С20:1-ЖК и 15.3% Д13-С20:1-ЖК, а во втором случае - Д11-С201-ЖК и Д13-С201-ЖК с образованием 6.0% Д13-С22:1-ЖК и 9.2% А15-С22:1-ЖК, соответственно (J. Jaworski, США). В клетках S. cerevisiae была также достигнута экспрессия системы ацил-КоА-элонгазы из маиса, которая представляла собой комплекс четырех ферментов - 3-кетоацил-КоА-синтетазы, 3-кетоацил-КоА-редуктазы, 3-оксиа-цил-дегидразы и еноил-редуктазы. Идентификация и определение регуляторной активности генов этих ферментов позволили установить их влияние на состав ЖК и липидов в полученных трансгенных клетках (B.J. Nikolau, США).
В семенах A. thaliana и клетках S. cerevisiae экс-прессировали олеат-12-гидроксилазы и конденсирующие ферменты из клещевины, Lesquerella fen-dleri и Lunaria annua, в ТАГ масел семян которых преобладают окси-ЖК; в результате трансгенные организмы накапливали в значительном количестве рицинолевую кислоту и продукты ее элонгации - Д14-оксиэйкоз-цмс-11-еновую кислоту и другие С20-С30-ЖК (L. Kunst, Канада). Элон-газы ЖК из высокоэруковых и безэруковых семян растений рода Brassica отличались друг от друга только присутствием в положении 282 остатков серина и фенилаланина, соответственно. Поэтому замена 282Фен в элонгазе из семян безэруковых сортов на 282Сер полностью восстанавливала ее способность к биосинтезу эруковой и эйкозеновой ЖК в этих семенах. Аналогичное се-рину действие оказывали треонин, аланин, цис-тин и глицин (D.C Taylor, Канада).
Продукты ферментативной системы ацил-КоА-элонгазы, С20-С34-ЖК и их производные, служат главными компонентами эпикутикуляр-ных восков, которые покрывают поверхность надземных органов растений и играют важную роль в их росте и развитии, включая защиту от засухи, УФ-радиации и патогенов. Для нормального накопления восков кукурузы были необходимы 25 локусов, которые были идентифицированы в ходе проведения широкой программы по мутагенезу. В частности, были обнаружены гены gl8, кодирующие 3-кетоацил-КоА-редуктазу, которая была необходима для нормального накопления эпикутикулярных восков на поверхности листьев. Кроме того, ее активность требовалась для нормального развития проростков кукурузы, что было связано с решающей ролью С20-ЖК в биосинтезе сфинголипидов (B.J. Nikolau, США). У A. thaliana обнаружили переносчик, который осуществлял экспорт липидов из эпидермальных клеток через внеклеточный матрикс на поверхность растительных органов с образованием эпи-кутикулярного воска (L. Kunst, Канада).
Центральную роль в биосинтезе ЖК играет также еще одна группа ферментов эндоплазмати-ческого ретикулума - десатуразы ЖК. Инкубация 9- или 10-2Н-стеарата с Д9-стеароил-АПБ-де-сатуразой (где АПБ - ацил-переносящий белок) показала, что этот фермент характеризовался рго(Я)-стереоспецифичностью, а использование соответствующих C-F-производных стеарата приводило к отщеплению водорода в C9-pro(S)- и аллильном цмс-10.11-положениях. Кроме того, в продуктах этой ферментативной реакции были впервые обнаружены соответствующие окси-ЖК, а преобладание десатуразной или гидрокси-лазной активности этого фермента определялось аминокислотными остатками 148 или 324 в его составе. Для С18-ЖК соотношение между гидро-ксилированием и десатурацией было в 5-9 раз выше, чем для С16-ЖК. Таким образом, между механизмами этих реакций имела место постоянная фундаментальная связь. В A. thaliana обнаружили новое семейство ацил-липидных десатураз, специфичных к С16:0-ЖК и превращавших ее в паль-митолеиновую, Д7-С16:1- и вакценовую кислоты; следовательно, эти десатуразы были бифункциональны и способны к десатурации ЖК как в Д7-, так и в Д9-положениях (J. Shanklin, США). Экспрессия Д12- и ю3-десатураз из нематоды Cae-norhabdis elegans в клетках дрожжей позволила локализовать структурные детерминанты регио-селективности этих ферментов, которая могла изменяться от Д12 до ю3 и наоборот (P.S. Covello, Канада). Включение десатураз ЖК из A. thaliana и Brassica в мембраны эндоплазматического ретикулума происходило путем ко-трансляции, а не пост-трансляции (J.M. Dyer, США).
При изучении биосинтеза диненасыщенных ЖК у возбудителя древесной гнили - базидиоми-цета Phanerochaete chrysosporium - идентифицировали олеоил-ФХ-десатуразу (гомолог FAD2), которая обнаруживала 35%-ную гомологию с FAD2 из зеленых растений. В отличие от FAD2 она активировалась, а не подавлялась повышенной температурой и при экспрессировании в клетках S. cerevisiae индуцировала интенсивное образование линолеата в этих клетках (R. Minto, США). Из семян плюща (Hedera helix L.) выделили растворимую Д4-С16:1-АПБ-десатуразу, которая из С14:0-, С16:0- и С18:0-АПБ продуцировала Д4-С141-, Д4-С161- и Д6-С181-ЖК, соответственно, а из Д9-С16:1- и Д9-С18:1-АПБ - Д4.9-С16:2- и Д4.9-С18:2-ЖК. Растворимая десатураза, способная вводить вторую (Д4-) двойную связь в цепь мононенасыщенной ЖК, была обнаружена впервые (J. Shanklin, США). Десатуразу, специфичную к Д5-положению ЖК, получили из созревающих семян Limnanthes douglasii. После ее экспрессии в соматических зародышах сои в них образовывались Д5-С16:1-, -С18:1- и -С20:1-ЖК, имеющие важное стратегическое значение в промышленности.
СИМПОЗИУМ ПО БИОХИМИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
бЗЗ
Структура этих ЖК была установлена методами ГЖХ-МС (D.C. Taylor, США).
После экспрессии гена из гриба Saprolegnia el-egans, кодирующего необычную ю3-десатуразу в клетках дрожжей S. cerevisiae, в них обнаруживалась ю3-десатурация юб-арахидоновой кислоты с образованием ю3-эйкозапентаеновой кислоты,
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.