Еспресія низькомолекулярних білків теплового шоку у проростках Pisum sativum L. за умов зміненої гравітації

Abstract

Рослини реагують на зміни гравітаційних умов порушеннями у профілях експресії генів, що є індикатором загального стресового стану. Одним із механізмів адаптації клітини до стресових умов є синтез низькомолекулярних білків теплового шоку (small heat shock proteins, sHsp), які виконують функції молекулярних шаперонів. Мета . З’ясувати вплив модельованих мікрогравітації (кліностатування) та гіпергравітації (центрифугування) на генну експресію sHsp в етіольованих проростках гороху. Методи. Рівень експресії генів визначали із залученням методів зворотної транскрипції і ПЛР, а також кількісної ПЛР. Результати. Показано відсутність дії модельованих умов зміненої гравітації на експресію генів sHsp різної клітинної локалізації – цитозольно-ядерних Pshsp17.1-СІІ і Pshsp18.1-СІ, пластидного – Pshsp26.2-P, ендоплазматичного ретикулуму – Pshsp22.7-ER та мітохондріального – Pshsp22.9-M. Висновки. Відносний рівень транскриптів генів sHsp за впливу кліностатування, центрифугування і підвищеної температури свідчить про різний характер дії цих чинників на клітини. Змінена гравітація на відміну від теплового стресу не спричиняє ушкодження/денатурації білків та, відповідно, не модулює експресії генів sHsp.

Растения реагируют на изменения гравитационных условий нарушениями в профиллях экспрессии генов, что является индикатором состояния общего стресса. Одним из механизмов адаптации клетки к условиям стресса является синтез низкомолекулярных белков теплового шока (small heat shock proteins, sHsp), выполняющих функцию молекулярных шаперонов. Цель. Определение влияния моделированных микрогравитации (клиностатирования) и гипергравитации (центрифугирования) на экспрессию генов sHsp в этиолированных проростках гороха. Методы. Уровень экспрессии генов определяли, используя методы обратной транскрипции и ПЦР, количественную ПЦР. Результаты. Показано отсутствие влияния моделированных условий измененной гравитации на экспрессию генов sHsp разной клеточной локализации – цитозольно-ядерных Pshsp 17.1-СІІ и Pshsp18.1-СІ, пластидного – Pshsp26.2-P, эндоплазматического ретикулума – Pshsp22.7-ER и митохондриального – Pshsp22.9-M. Выводы. Относительный уровень транскриптов sHsp генов при действии клиностатирования, центрифугирования и повышенной температуры свидетельствует о разном характере влияния этих факторов на клетки, то есть условия измененной гравитации в отличии от теплового шока не приводят к повреждению/денатурации белков и, соответственно, не модулируют экспрессии генов sHsp.

Altered gravity induces significant changes in the gene expression profiles of the plant cell, which are indicative of stress conditions. One of the molecular mechanisms of cell adaptation is synthesis of small heat shock proteins (sHsp). The sHsps are chaperones, and as such, they assist in the protein folding and prevent the irreversible protein aggregation. Aim. The objective of this research was to determine the effect of simulated microgravity (clinorotation) and hypergravity (centrifugation) on the sHsp genes expression in the etiolated pea seedlings. Methods. The gene expression was examined with the reverse transcription and real-time PCR. Results. The qPCR results demonstrated that the altered gravity conditions do not change the expression of sHsp genes which belong to the subfamilies of different subcellular localization – cytosolic-nuclear Pshsp 17.1-CII and Pshsp18.1-CI, plastid – Pshsp26.2-P, endoplasmic reticulum – Pshsp22.7-ER and mitochondrial – Pshsp22.9-M. Conclusions. The relative qPCR results demonstrate that altered gravity and temperature elevation have different effects on the sHsp genes: unlike high temperature, altered gravity does not lead to the denaturation of cell proteins and, therefore, does not modulate the sHsp genes expression.