Тканиноспецифічність експресії гена теплового шоку ATHSP 70-10 в проростках Arabidopsis thaliana за нормальних і стресових умов

Abstract

Л.Е. Козеко, Е.Л. Кордюм. Тканеспецифичность экспрессии гена теплового шока athsp70-10 в проростках arabidopsis thaliana в нормальных и стрессовых условиях. Митохондриальные белки теплового шока семейства HSP70 поддерживают белковый гомеостаз митохондрий в нормальных и стрессовых условиях, обеспечивая фолдинг и сборку комплексов белков, кодируемых митохондриальным геномом, импорт цитозольных белков в митохондрии, их фолдинг и защиту от агрегации. Сообщается об органоспецифичности синтеза митохондриальных HSP70 у растений. Однако вопрос тканеспецифичности их функционирования остается мало исследованным. Этот вопрос изучался для митохондриального AtHSP70- 10 в проростках Arabidopsis thaliana с использованием трансгенной линии, содержащей сигнальный ген uidA, в нормальных условиях и при воздействии высокой температуры и водного дефицита. Гистохимическое GUS-окрашивание выявило экспрессию AtHSP70-10 в нормальных условиях в гидатодах семядолей и листьев, прилистниках, клетках центрального цилиндра зоны дифференциации и зрелой зоны корня, а также слабый сигнал в апексе корня и в корневой шейке. По результатам ОТ-ПЦР-анализа проростков дикого типа тепловая экспозиция при 37°С приводила к быстрой активации транскрипции AtHSP70-10, которая достигала наивысшего уровня в течение 2 ч. Постепенное развитие водного дефицита в течение 5 суток вызывало усиление транскрипции этого гена, которое становилось более выраженным после 3 суток и достигало максимального уровня через 5 суток дегидратации. Гистохимический анализ показал полное сохранение тканевой локализации экспрессии AtHSP70-10 при действии обоих абиотических факторов. Полученные данные свидетельствуют о специфическом функционировании митохондриального шаперона AtHSP70-10 в определенных клеточных структурах.

Козеко Л.Є., Кордюм Є.Л. Тканиноспецифічність експресії гена теплового шоку ATHSP70-10 в проростках Arabidopsis thaliana за нормальних і стресових умов. Мітохондріальні білки теплового шоку родини HSP70 підтримують білковий гомеостаз мітохондрій за нормальних і стресових умов, забезпечуючи фолдинг і зборку комплексів білків, що кодуються мітохондріальним геномом, імпорт цитозольних білків до мітохондрій, їх фолдинг та захист від агрегації. Повідомляється про органоспецифічність синтезу мітохондріальних HSP70 у рослин. Проте питання тканиноспецифічності їх функціонування залишається мало дослідженим. Вивчення цього питання проводили для мітохондріального AtHSP70-10 в проростках Arabidopsis thaliana з використанням трансгенної лінії, що містить сигнальний ген uidA, за нормальних умов і за впливу високої температури і водного дефіциту. Гістохімічне GUS-забарвлення виявило експресію AtHSP70-10 за нормальних умов в гідатодах сім’ядоль і листків, прилистках, клітинах центрального циліндра зони диференціації та зрілої зони кореня, а також слабкий ефект в апексі кореня та в кореневій шийці. За результатами ЗТПЛР-аналізу проростків дикого типу теплова експозиція при 37°С призводила до швидкої активації транскрипції AtHSP70-10, яка досягала найвищого рівня протягом 2 год. Поступовий розвиток водного дефіциту протягом 5 діб спричиняв посилення транскрипції цього гена, яке ставало більш вираженим після 3 діб і досягало максимального рівня через 5 діб дегідратації. Гістохімічний аналіз показав повне збереження тканинної локалізації експресії AtHSP70-10 за дії обох абіотичних факторів. Отримані дані свідчать про специфічне функціонування мітохондріального шаперона AtHSP70-10 в певних клітинних структурах.

L.Ye. Kozeko, E.L. Kordyum. Tissue specificity of expression of heat shock gene athsp70-10 in arabidopsis thaliana seedlings under normal and stress conditions. Mitochondrial heat shock proteins of HSP70 family support protein homeostasis in mitochondria under normal and stress conditions. They provide folding and complex assembly of proteins encoded by mitochondrial genome, as well as import of cytosolic proteins to mitochondria, their folding and protection against aggregation. There are reports about organ-specificity of mitochondrial HSP70 synthesis in plants. However, tissue specificity of their functioning remains incompletely characterized. This problem was studied for mitochondrial AtHSP70-10 in Arabidopsis thaliana seedlings using a transgenic line with uidA signal gene under normal conditions, as well as high temperature and water deficit. Under normal conditions, histochemical GUS-staining revealed the expression of AtHSP70-10 in cotyledon and leaf hydathodes, stipules, central cylinder in root differentiation and mature zones, as well as weak staining in root apex and root-shoot junction zone (See Fig. 1). RT-PCR analysis of wild-type seedlings exposed to 37°C showed rapid upregulation of AtHSP70-10, which reached the highest level within 2 h (See Fig. 2). In addition, the gradual development of water deficit for 5 days caused an increase in transcription of this gene, which became more pronounced after 3 days and reached a maximum after 5 days of dehydration (See Fig. 4). Histochemical analysis showed complete preservation of tissue localization of AtHSP70-10 expression under both abiotic factors (See Figs. 3, 5). The data obtained indicate the specific functioning of mitochondrial chaperone AtHSP70-10 in certain plant cellular structures.