Вісн. Харків. нац. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія, 2019, вип. 3 (48), с. 95-103


https://doi.org/10.35550/vbio2019.03.095




ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ БІОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ ДО УШКОДЖУЮЧИХ ЧИННИКІВ ДІЄЮ МЕТАБОЛІЧНИХ ОТРУТ: НОВІ ПОГЛЯДИ НА СТАРІ ПАРАДОКСИ


Ю. Є. Колупаев1, 2

1Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва
(Харків, Україна)
E-mail: plant_biology@ukr.net
2Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна
(Харків, Україна)


Обговорюються причини парадоксальних ефектів підвищення стресостійкості різних біологічних об'єктів під дією метаболічних отрут. Зокрема, підвищення виживаності тваринних і рослинних клітин після ушкоджуючих впливів може відбуватися за їх обробки інгібіторами біосинтезу білка. Відзначається, що після стресових впливів нерідко відбувається загибель клітин за сценарієм апоптозу або інших метаболічно залежних процесів. Наводяться приклади експериментальних даних, що вказують на участь біосинтезу білка у розвитку спричиненої стрес-факторами клітинної загибелі. Таким чином, давно зареєстровані феномени підвищення клітинної резистентності за дії метаболічних отрут у багатьох випадках можуть пояснюватися гальмуванням ними процесів програмованої клітинної загибелі, яку ініціює дія стрес-факторів. З іншого боку, активатори метаболізму, збільшуючи інтенсивність біосинтезу білка, можуть сприяти посиленню стрес-індукованої клітинної загибелі.


Ключові слова: стійкість, стресори, біосинтез білка, програмована клітинна загибель, метаболічні отрути

 


ЛІТЕРАТУРА


1. Alexandrov V.Ya. 1985. Cell Reactivity and Proteins. Leningrad : 318 p.
 
2. Ashmarin I.P., Klyucharev L.A. 1975. Protein Synthesis Inhibitors. Leningrad : 208 p.
 
3. Bakeeva L.E., Zamyatnina V.A., Shorning B.Yu., Aleksandrushkina N.I., Vanyushin B.F. 2001. Effect of the antioxidant ionol (BHT) on growth and development of etiolated wheat seedlings: Control of apoptosis, cell division, organelle ultrastructure, and plastid differentiation. Biochemistry (Mosc.). 66(8) : 850-859.
https://doi.org/10.1023/A:1011996517746
 
4. Vanyushin B.F. 2001. Apoptosis in plants. Uspekhi Biol. Khimii. 41 : 3-38.
 
5. Vasil'ev L.A., Dzyubinskaya E.V., Zinovkin R.A., Kiselevsky D.B., Samuilov V.D., Lobysheva N.V. 2009. Chitosan-induced programmed cell death in plants. Biochemistry (Mosc.). 74 (9) : 1035-1043.
https://doi.org/10.1134/S0006297909090120
 
6. Vorobjev A.A., Smirnova E.G., Bakeeva L.E., Yaguzhinsky L.S. Effect of "External" Superoxide Anion on Apoptosis in Coleoptiles of Wheat Seedlings. Biochemistry (Mosc.). 70 (10) : 1095-1103.
https://doi.org/10.1007/s10541-005-0230-0
 
7. Drozdov S.N., Kurets V.K., Titiv A.F. 1984. Thermal Resistance of Actively Vegetative Plants. Leningrad : 168 p.
 
8. Karpets Yu.V., Kolupaev Yu.E., Shvidenko N.V. 2011. Retardation of cell death process in segments of wheat coleoptiles incubated on sucrose solution. Fiziologiya i Biokhimiya Kul't. Rastenii. 43 (6) : 513-519.
 
9. Karpets Yu.V., Kolupaev Yu.Ye., Jastreb T.O., Akinina G.Ye., Popov V.M., Shvidenko M.V., Vayner A.O., Kots G.P., Obozniy O.I. 2010. Induction of heat resistance of wheat coleoptiles by action of nitric oxide donor: Crosstalk of NO and other signaling messengers. Visn. Hark. Nac. Agrar. Univ., Ser. Biol. 1 (19) : 44-55.
 
10. Kiro M.B. 1954. An increase in the survival time of isolated frog muscles with certain chemical agents. Vestnik Leningr. Univ. Ser. Biol. 1 : 111-126.
 
11. Kolupaev Yu.E., Sysoev L.A., Vilensky S.A. 1992. Cycloheximide and chloramphenicol modification of demages in wheat coleoptile segments under potentially lethal stresses. Biologicheskie Nauki. 8 : 129-136.
 
12. Kolupaev Yu.E., Sizonenko S.I., Sysoev L.A. 1993. Combined effect of auxin and protein synthesis inhibitors on the resistance of plant cells to potential lethal stress. Fiziologiya i Biokhimiya Kul't. Rastenii. 25 (5) : 430-436.
 
13. Melekhov E.I. 1985. The principle of regulation of the speed of the cell damage process and the reaction of protective inhibition of metabolism. Zhurnal Obshchei Biologii. 46 (2) : 174-189.
 
14. Melekhov E.I., Efremova L.K. 1990. Effects of phytohormones on plant cell stability to heating and 2,4-D treatments. Russ. J. Plant Physiol. 37 (3) : 561-568.
 
15. Pakhomova V.M. 1995. The main provisions of the modern theory of stress and non-specific adaptation syndrome in plants. Tsitologiya. 37 (1-2) : 66-91.
 
16. Pakhomova V.M., Chernov I.A. 1996. Some features of the inductive phase of nonspecific adaptive plant syndrome. Izvestiya RAN. Ser. Biol. 6 : 705-715.
 
17. Rikhvanov E.G. 2012. Mitochondria as a Critical Link in the Response of Plant and Yeast Cells to Heat Exposure: Thesis diss. Doctor of Science (Biol). Irkutsk : 43 с.
 
18. Tarchevsky I.A., Egorova A.M. 2015. Proteomic analysis of cycloheximide influence on pea roots. Russ. J. Plant Physiol. 62 (6) : 883-895.
https://doi.org/10.1134/S1021443715060175
 
19. Tarchevsky I.A., Ageeva M.V., Petrova N.V., Akulov A.N., Egorova A.M. 2017. Cycloheximide-induced phenolic burst in roots of Pisum sativum L. Appl. Biochem. Microbiol. 53 (5) : 568-572.
https://doi.org/10.1134/S0003683817050155
 
20. Titov A.F., Akimova T.V., Talanova V.V., Topchieva L.V. 2006. Plant Resistance in the Initial Period of Unfavourable Temperatures Effects. Moscow : 143 p.
 
21. Cherepanova T.N., Suzdal'skaya I.P. 1954. The combined effect of certain agents on the tissues of cold-blooded animals. Vestnik Leningr. Univ. Ser. Biol. 1 : 91-109.
 
22. Eidus L.Kh. 1977. Nonspecific Cell Response and Radiosensitivity. Moscow : 151 p.
 
23. Couee I., Sulmon C., Gouesbet G., Amrani A.E. 2006. Involvement of soluble sugars in reactive oxygen species balance and responses to oxidative stress in plants. J. Exp. Bot. 57 : 449-459. 
https://doi.org/10.1093/jxb/erj027
 
24. Festjens N., Vanden Berghe, T., Vandenabeele P. 2006. Necrosis, a well-orchestrated form of cell demise: Signalling cascades, important mediators and concomitant immune response. Biochim. Biophys. Acta. 1757 : 1371-1387.
https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2006.06.014
 
25. Gao C., Zhang L., Wen F., Xing D. 2008. Sorting out the role of reactive oxygen species during plant programmed cell death induced by ultraviolet-C overexposure. Plant Signal. Behav. 3 : 197-198. 
https://doi.org/10.4161/psb.3.3.5373
 
26. Giridhar G., Jaffe M.J. 1988. Thigmomorphogenesis: XXIII. Promotion of foliar senescence by mechanical perturbation of Avena sativa and four other species. Physiol. Plant. 74 : 473-480.
https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1988.tb02005.x
 
27. Guimaraes C.A., Linden R. 2004. Programmed cell deaths. Apoptosis and alternative deathstyles. Eur. J. Biochem. 271 : 1638-1650.
https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.2004.04084.x
 
28. Lee Y.J., Hou Z.-Z., Kim D., Al-Saadi A., Corry P.M. 1991. Inhibition of protein synthesis and heat protection: histidinol-resistant mutant cell lines. J. Cell. Physiol. 149 : 396-402.
https://doi.org/10.1002/jcp.1041490306
 
29. Proskuryakov S. Ya., Gabai V. L., Konoplyanikov V. L. 2002. Necrosis Is an Active and Controlled Form of Programmed Cell Death. Biochemistry (Mosc.). 67 : 387-408.
https://doi.org/10.1023/A:1015289521275
 
30. Sagi M., Fluhr R. 2006. Production of reactive oxygen species by plant NADPH oxidases. Plant Physiol. 141 : 336-340. 
https://doi.org/10.1104/pp.106.078089
 
31. Shih-Ying H., Tara T.V. 1991. Abscisic acid induces anaerobiosis tolerance in corn. Plant Physiol. 97 : 593-597.
https://doi.org/10.1104/pp.97.2.593
 
32. Strauss G., Hauser H. 1986. Stabilization of lipid bilayer vesicles by sucrose during freezing. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 83 : 2422-2426.
https://doi.org/10.1073/pnas.83.8.2422
 
33. Yastreb T.O., Kolupaev Yu.E., Lugovaya A.A., Dmitriev A.P. 2017. Formation of adaptive reactions in Arabidopsis thaliana wild-type and mutant jin1 plants under action of abscisic acid and salt stress. Cytol. Genet. 51 (5) :. 325-330. 
https://doi.org/10.3103/S0095452717050115