Участие полиаминов в регуляции редокс-гомеостаза у растений.

Abstract

В обзоре рассматриваются стресс-протекторные функции полиаминов у растений. Кратко охарактеризованы основные пути их синтеза и деградации, локализация в растительных клетках. Приведены данные об изменении эндогенного содержания полиаминов у растений разных видов при действии стрессоров различной природы. Обобщены сведения о влиянии экзогенных полиаминов, а также трансформации генами, обусловливающими их накопление, на устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды. Проанализированы различные аспекты действия полиаминов в растительных клетках: стабилизация ими молекул белков, нуклеиновых кислот, мембранных структур, влияние на ионный гомеостаз. Особое внимание уделено антиоксидантным эффектам полиаминов, обусловленным прямым действием как скавенджеров гидроксильных и пероксильных радикалов, а также сложным влиянием на ферментативную антиоксидантную систему. Рассмотрены эффекты ингибирования и активации полиаминами НАДФН-оксидазы. Описано их действие как источников сигнальных молекул – активных форм кислорода и оксида азота. Сделано заключение, что полиамины вовлекаются в разные стороны редокс-регуляции в растительных клетках. Для познания механизмов их действия актуальным остается изучение специфичности влияния отдельных полиаминов, выяснение их связей с другими сигнальными посредниками, исследование их функционального взаимодействия со стрессовыми фитогормонами.

The review is focused on the stress-protective functions of polyamines in plants. The main ways of their synthesis and degradation, localization in plant cells are briefly characterized. The data of the change in the endogenous polyamines content in different plant species under the action of stressors of different nature are given. The data of the effect of exogenous polyamines, as well as the transformation by genes causing their accumulation, on the resistance of plants to unfavorable environmental conditions are summarized. Various aspects of the action of polyamines in plant cells were analyzed: their stabilization of protein molecules, nucleic acids, membrane structures, the effect on ionic homeostasis. Particular attention is paid to the antioxidant effects of polyamines, due to the direct action as scavengers of hydroxyl and peroxyl radicals, as well as a complex effect on the enzymatic antioxidant system. The effects of inhibition and activation of NADPH oxidase by polyamines are considered. Their action is described as sources of signaling molecules – reactive oxygen species and nitric oxide. It was concluded that polyamines are involved in different directions of redox regulation in plant cells. In order to understand the mechanisms of their action, it remains important to study the specificity of the effect of individual polyamines, to clarify their relationships with other signal mediators, and to study their functional interaction with stress phytohormones.

В огляді розглядаються стрес-протекторні функції поліамінів у рослин. Коротко охарактеризовано основні шляхи їх синтезу і деградації, локалізація в рослинних клітинах. Наведено дані про зміну ендогенного вмісту поліамінів у рослин різних видів за дії стресорів різної природи. Узагальнено відомості про вплив екзогенних поліамінів, а також трансформації генами, які зумовлюють їх накопичення, на стійкість рослин до несприятливих умов середовища. Проаналізовано різні аспекти дії поліамінів у рослинних клітинах: стабілізація ними молекул білків, нуклеїнових кислот, мембранних структур, вплив на іонний гомеостаз. Особливу увагу приділено антиоксидантним ефектам поліамінів, зумовленим прямою дією як скавенджерів гідроксильних і пероксильних радикалів, а також складним впливом на ферментативну антиоксидантну систему. Розглянуто ефекти інгібування і активації поліамінами НАДФНоксидази. Описано їх дію як джерел сигнальних молекул – активних форм кисню і оксиду азоту. Зроблено висновок, що поліаміни залучаються до різних складових редокс-регуляції у рослинних клітинах. Для пізнання механізмів їх дії актуальним залишається вивчення специфічності впливу окремих поліамінів, з'ясування їх зв'язків з іншими сигнальними посередниками, дослідження їх функціональної взаємодії зі стресовими фітогормонами.