Роль ізоформи каталази САТ2 у ранній відповіді Arabidopsis thaliana на тепловий стрес

Анотація

Мета. Денатурація білків та посилене утворення активних форм кисню (АФК) спричиняють пошкодження клітин за дії підвищених температур. Метою дослідження було з'ясувати специфічну захисну роль ізоформи каталази CAT2 рослин Arabidopsis thaliana за дії помірного (37 °С) та жорсткого (44 °С) теплового стресу. Методи. Листки рослин дикого типу і нокаутної мутантної лінії за геном Cat2 (КО-Cat2) були піддані тепловій обробці. Оцінювали зміни активності та ізоферментних спектрів каталази. Результати. Встановлено, що за оптимальних умов культивування загальна каталазна активність у листках рослин КО-Cat2 приблизно вдвічі нижча, ніж у рослин дикого типу. В листках дикого типу експресувались дві ізоформи, САТ2 та САТ3, в той час як у лінії КО-Cat2, виявлено не тільки ізоформу САТ3, але й САТ1. Активність CAT у листках дикого типу залишалася незмінною за всіх варіантів теплової обробки, тоді як у мутантів вона зростала за 2 год помірної теплової обробки та знижувалась через 1 і 4 год за дії помірної та жорсткої теплової обробки. Найнижчу активність САТ виявлено у фазі відновлення після жорсткого теплового стресу. Висновки. САТ2 є термостабільним ферментом, який необхідний для знешкодження пероксиду водню і обмеження окисного пошкодження в листках за дії теплового стресу. Відсутність цього ізоферменту в нокаут-мутанту призводить до активації САТ1, проте загальна каталазна активність залишається зниженою. Збільшення карбонілювання білків в умовах жорсткого теплового стресу і порушення, які виявлені у фазі відновлення у мутантів, показують, що втрата САТ2 не може бути компенсована шляхом активації ізоформи САТ1.

Ключові слова: Arabidopsis thaliana, каталаза, пероксид водню, тепловий стрес, нокаут-мутанти.