Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Физиология и биохимия растений

Диссертационная работа:

Пашковский, Павел Павлович. МикроРНК опосредованная регуляция экспрессии генов Cu/Zn-СОД в растении Thellungiella salsuginea при стрессе : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.01.05 / Пашковский Павел Павлович; [Место защиты: Ин-т физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН].- Москва, 2011.- 115 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-3/977

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Изучение устойчивости растений к действию неблагоприятных факторов внешней среды остается одним из центральных направлений физиологии растений. На сегодняшний день, очевидно, что существует сеть метаболических реакций, формирующих способность растений адаптироваться к изменяющимся условиям. Однако наименее изученным аспектом в проблеме устойчивости остается вопрос о регуляторных механизмах, позволяющих координировать функционирование всего комплекса реакций защитного ответа. Регуляция стрессорного ответа может осуществляться на генном, транскрипционном, посттранскрипционном, трансляционном и посттрансляционном уровнях организации. Одним из важных элементов посттранскрипционной регуляции активности генов является механизм умолкания генов, обусловленный РНК-интерференцией (РНКи). Обнаружение феномена РНКи в опытах на нематоде в 1998 году позволило выявить новый пласт регуляторных процессов, которые вовлечены в регуляцию экспрессии генов у большинства эукариот. В настоящее время механизм РНКи стал важным инструментом функциональной гено-мики, позволяющий специфически регулировать активность генов. В последнее время стало ясным, что в основе механизмов РНКи лежат процессы умолкания генов, который обусловлен экспрессией малых РНК.

В растениях Arabidopsis thaliana L. было обнаружено два основных класса малых РНК размером 21-23 нк., участвующих в подавлении экспрессии генов: siPHK (small interfering РНК) (Baulcombe, 1999) и миРНК (micro РНК) (Barrel, 2001). Роль siPHK заключается в защите клетки от вызванной РНК-вирусами инфекции, в то время как миРНК закодированы в геноме многоклеточных организмов в виде шпилечного предшественника (пре-миРНК) и регулируют активность генов в цитоплазме и ядре (Barrel, 2004).

Недавние исследования показали, что миРНК способны регулировать комплекс биологических процессов в растениях такие как гормональный контроль, иммунный ответ, полярный рост и адаптация к неблагоприятным условиям (Voinnet, 2009). Все больше появляется данных о том, что в условиях стресса изменяется как экспрессия миРНК, так и экспрессия мРНК - генов мишеней, а также активность миРНК-белковых комплексов (Leung et al., 2010).

После проведения биоинформационного анализа было выдвинуто

предположение о возможной посттранскрипционной регуляции генов Cu/Zn-СОД с помощью miR398 (Bonnet, 2004; Sunkar, 2004). Изменение уровня экспрессии miR398 было отмечено у A. thaliana под действием абиотических стресс-факторов и при бактериальном поражении растений (Sunkar, 2006).

В работах Yamasaki (2007) сообщалось, что изменение содержания меди в питательной среде растений влияет на экспрессию, как минимум, двух из трех МИР генов, кодирующих miR398 (miR398 b, с), при этом также изменялся уровень мРНК генов CSD. Несмотря на это, точный молекулярный механизм данного процесса остается пока слабо изученным. К тому же остается неизвестным факт наличия miR398 опосредованной регуляции генов CSD у более устойчивых к действию абиотических стрессов растений-галофитов.

Из всего вышесказанного становится очевидным, что изучение явления РНКи открывает большие перспективы для понимания механизмов миРНК-опосредованной регуляции экспрессии генов в растениях, а также позволяет создавать трансгенные растения нового поколения, реализующие свой адаптивный потенциал для сохранения продуктивности в условиях стресса.

Цель диссертационной работы заключалась в исследовании роли микроРНК в посттранскрипционной регуляции генов Cu/Zn-СОД и гена CCS в растении Thel-lungiella salsuginea (Pallas) (Th. salsuginea) при действии стрессоров различной физической природы.

Задачи исследования:

1. Исследовать экспрессию семейства генов miR398 и изучить изменение
уровня экспрессии miR398 при действии различных видов абиотических стрессоров
(засоление, UV-B, свет высокой интенсивности, различные концентрации меди в
питательной среде растений).

  1. Исследовать органоспецифичность экспрессии miR398 при стрессе.

  2. Сравнить закономерности процессинга miR398 с экспрессией генов Cu/Zn-СОД.

  3. Исследовать экспрессию генов Cu/Zn-СОД к гена CCSу растений Th. salsuginea при различном содержании меди в питательной среде в связи с изменением уровня экспрессии miR398.

  4. Исследовать уровень экспрессии генов Argonaute (Ago), экзонуклеазы Dicer-

likel (DCL1), транскрипционного фактора Squamosa promoter binding protein-like 7 (SPL7), РНК-зависимой РНК-полимеразы 1 (RdRPl), вовлеченных в процесс образования и функционирования miR398 в условиях стресса.

Научная новизна проведенных исследований. Впервые показано, что экспрессия miR398 наблюдается у растений-галофитов. Установлено, что у растений 77г. salsuginea мишенью консервативной miR398 могут выступать мРНК цитозольной Cu/Zn-СОД (CSD1). Другой из возможных мишеней miR398 может быть мРНК шапе-рона меди CCS1, доставляющего ионы меди к апобелкам Cu/Zn-СОД в различные компартменты клетки.

Впервые показано, что экспрессия miR398 осуществляется не только в надземной части растений, но и в корнях взрослых растений 77г. salsuginea, что свидетельствует об отсутствии органоспецифичности. Показано, что у растений 77г. salsuginea экспрессия miR398 зависит от концентрации меди в питательной среде, и в условиях её отсутствия значительно увеличивается, вызывая умолкание гена CSD1, sl также гена CCS1. Это подтверждает важную биологическую роль miR398 опосредованной регуляции экспрессии генов при стрессе у растений 77г. salsuginea, sl также указывает на возможность существования в растительных клетках множества мишеней для уже открытых в настоящее время микроРНК.

Практическая ценность. Полученные в результате проведенных исследований данные расширяют представления о регуляторных механизмах функционирования защитного ответа растений на повреждающие воздействия стрессоров. Исследованное в ходе работы явление миРНК опосредованной регуляции генов антиоксидантных ферментов, указывает на наличие посттранскрипционных превращений мРНК на пути созревания соответствующих белков у растений 77г. salsuginea. Возможно также, что этот механизм принимает участие в сигнальном каскаде в растениях, находящихся в условиях стресса, или при изменении концентрации эссенциальных элементов в питательной среде. Полученные данные могут быть использованы для разработки стратегии создания трансгенных растений, реализующих свой потенциал для сохранения высокой продуктивности в условиях стресса. Все полученные материалы могут быть включены в курс лекций для студентов биологических ВУЗов. Апробация результатов работы. Данные, представленные в работе, докладывались на конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (г. Пущино, Россия,

2009, 2010, 2011), XVII Congress of the Federation of European Societies of Plant Biology (г. Валенсия, Испания, 2010), а также на Годичном собрании ОФР (г. Апатиты, Мурманская область, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из которых 4 в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Диссертационная работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы, 2 схемы и 28 рисунков. Список цитируемой литературы составляет 153 наименования, из которых 142 на иностранном языке.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net