Участие цитозольных белков теплового шока HSP70 и HSP90 в адаптации проростков.

Abstract

Arabidopsis thaliana имеет 9 генов, кодирующих цитозольные белки теплового шока HSP70, и 4 гена цитозольных HSP90. Данная работа посвящена изучению функционирования о тдельных конститутивных и индуцибельных представителей этих семейств при адаптации проростков к засухе. Для имитации засухи использовали модель прогрессирующего водного дефицита в ростовой среде в стерильных условиях. Анализ генной экспрессии методом ОТ-ПЦР показал умеренную активацию конститутивных AtHSP70-14 и AtHSP90 при снижении содержания воды в среде, а также индукцию AtHSP70-5 и AtHSP90-1 при достижении определенного уровня водного дефицита. Кроме того, сравнение ростовой активности у проростков дикого типа и нокаут-мутантов Athsp90-1, Athsp90-4, Athsp70-5 и Athsp70-14 показало, что нарушение экспрессии соответствующих HSP приводит к усилению угнетения роста корня в условиях развивающейся засухи. В целом, ростовая кинетика коррелировала с изменениями в генной экспрессии. Следует также отметить замедленный рост корня у проростков Athsp90-4 и особенно у Athsp70-5 при нормальных условиях. Полученные результаты показывают, что данные гены HSP умеренно активируются при развитии водного дефицита и играют определенную роль в поддержании ростовой активности.

Arabidopsis thaliana contains 9 genes encoding cytosolic heat shock proteins HSP70 and 4 genes of cytosolic HSP90. In order to characterize roles of some constitutive and inducible members of these families in adaptation to drought, their function was investigated in seedlings under progressive wa ter deficit. Imitation of drought was done by gradually decreasing water content in the growth med i um in sterile conditions. RT-PCR analysis of gene expression showed a moderate activation of con stitutive AtHSP70-14 and AtHSP90 (3 genes in total) during dehydration of the medium, as well as a weak induction of AtHSP70-5 and AtHSP90-1 when water deficit was reached a certain level. In ad dition, growth activity in loss-of-function mutants with reduced expression of AtHSP90-1, AtHSP90-4, AtHSP70-5 and AtHSP70-14 was estimated. It was determined that retardation of root growth under water deficit was more significant in mutant seedlings when compare to wild type. As a whole, the growth kinetics correlated with the gene expression pattern. Noteworthy, deficiency of AtHSP90-4 and especially AtHSP70-5 led to a decrease in root growth also under normal conditions. The obtained results indicate that these HSPs are activated to moderate levels in response to dehy dration and involved in maintaining the growth activity.

Arabidopsis thaliana містить 9 генів, що кодують цитозольні білки теплового шоку HSP70, і 4 геницитозольних HSP90. Дана робота присвячена вивченню функціонування окремих конститутивних та індуцибельних представників цих родин в адаптації проростків до посухи. Для імітації посухи використовували модель прогресуючого водного дефіциту в ростовому середовищі за стерильних умов. Аналіз генної експресії методом ЗТ-ПЛР показав помірну активацію конститутивних AtHSP70-14 і AtHSP90 протягом поступового зневоднення середовища, а також індукцію AtHSP70-5 і AtHSP90-1 при досягненні певного рівня водного дефіциту. Крім того, порівняння ростової активності в проростків дикого типу і нокаут-мутантів Athsp90-1, Athsp90-4, Athsp70-5 і Athsp70-14 показало, що порушення експресії відповідних HSP призводить до посилення пригнічення росту кореня за нестачі води. В цілому, ростова кінетика корелювала зі змінами в генній експресії. Слід також відзначити повільніший ріст кореня у мутантних проростків Athsp90-4 і особливо Athsp70-5 за нормальних умов. Отримані результати показують, що дані гени HSP помірно активуються за впливу водного дефіциту та відіграють певну роль у підтриманні ростової активності.