Генетична детермінація та функція RR­білків − регуляторів фотоперіодичних реакцій і циркадних ритмів у рослин

Abstract

Огляд присвячений аналізу сучасної літератури з питань генетичної детермінації і доменної організації недавно постульованих двокомпонентних сигнальних систем, наявних у прокаріотів і еукаріотів. Показана причетність зазначених структур до регулювання численних морфофізіологічних процесів у рослин. Ключовими елементами цих сигнальних систем є RR-білки, що запускають каскад фосфотрансферазних реакцій і безпосередньо чи за участі посередників регулюють транскрипцію і активність інших білків, в тому числі ферментів, у відповідь на вплив гормонів та чинників зовнішнього середовища. З цих позицій викладено сучасні уявлення про молекулярно-генетичні механізми фотоперіодичної реакції, циркадних ритмів і антистресових реакцій у рослин. Простежено зв’язок між експресією генів фоторецепторів і чутливістю рослин до фотоперіоду. Наведено власні дані, отримані на ізогенних лініях пшениць, про залежність експресії структурних генів ферментів від алельного складу деяких РRR-локусів та тривалості впливу низької температури.

Обзор посвящен анализу современной литературы о генетической детерминации и доменной организации недавно открытых двухкомпонентных сигнальных систем у про- и эукариотов. Показана причастность указанных структур к регуляции многочисленных морфофизиологических процессов у растений. Ключевыми элементами сигнальных систем являются RR-белки, запускающие каскад фосфотрансферазных реакций и непосредственно или опосредованно регулирующие транскрипцию, а следовательно, трансляцию и активность других белков, в том числе ферментов, в ответ на действие гормонов или факторов окружающей среды. С этих позиций изложены современные представления о молекулярно-генетических механизмах фотопериодической реакции, циркадных ритмов и антистрессовых реакций у растений. Рассмотрена связь между экспрессией генов фоторецепторов и чувствительностью растений к фотопериоду. Приведены собственные данные, полученные на изогенных линиях пшеницы, о зависимости экспрессии структурных генов ферментов от аллельного состава отдельных РRR-локусов и длительности действия низкой температуры.

The present review devoted to the analysis of recent literature on genetic determination and the domain organization of the newly discovered two-component signaling systems in pro- and eukaryotes. These structures are involved in the regulation of numerous morphological and physiological processes in plants. RR-proteins, it the key elements of signaling systems, they launch a cascade of phosphotransferase reactions and directly or indirectly regulate the transcription and activity other proteins, including enzymes, in response to hormones or environmental factors. Modern views on the molecular and genetic mechanisms of photoperiodic response, circadian rhythms and anti-stress responses in plants are set out in these positions. The relationship between gene expression and photoreceptor sensitivity of plants to photoperiod traced. We present our own data obtained on the isogenic lines of wheat, where been showed dependence expression of structural genes of enzymes on the allelic composition of individual PRR-loci and the duration action of low temperature.