Компонентный состав фракций стеринов тонопласта в условиях стресса, вызванного ионами меди

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследовано влияние токсических концентраций ионов меди (Cu2+) (100 и 500 мкМ) на состав стеринов вакуолярной мембраны корнеплодов столовой свеклы (Beta vulgaris L.). В результате проведенных исследований выявлено 12 соединений во фракции свободных стеринов (СС) и 11 соединений во фракции эфиров стеринов (ЭС). В составе ЭС присутствовали соединения, не обнаруженные в составе СС. Интересно, что при 500 мкМ Cu2+ суммарное содержание этих биологически активных соединений увеличивалось. Наблюдалось снижение таких тритерпенов как ланоста-7,9(11)-диен-3β,18,20-триол, 3,18-диацетат, (20R)-(С34Н54О5) в СС и ЭС. Во фракции СС происходило повышение содержания соединения 7,8-эпоксиланостан-11-ол, 3-ацетокси- при стрессе, в то время как в ЭС его количество снижалось. Установлено, что суммарное содержание ∆5-стеринов, в норме и при стрессе, составляло не более 33% во фракции свободных стеринов и 21% во фракции эфиров стеринов. Преобладающим стерином был β-ситостерин. Его содержание снижалось в условиях изучаемого стресса в обеих фракциях стеринов. Полученные результаты показывают, что фракции стеринов тонопласта (СС и ЭС) представлены не только ∆5-стеринами, которые в основном изучаются в работах посвященным мембранологии и липидологии растений, а также соединениями тритерпенового ряда и другими веществами, обладающими биологической активностью. Обнаруженные вещества, возможно, могут влиять на биофизические показатели тонопласта и на метаболические процессы клетки, в которых задействована вакуолярная мембрана. Выявленные соединения активно реагировали на токсическое воздействие ионов Cu2+, что можно рассматривать как один из механизмов защиты растительной клетки от стресса.

Full Text

Restricted Access

About the authors

И. С. Капустина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук

Email: nichka.g@bk.ru
Russian Federation, Иркутск

E. B. Спиридонова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук

Email: nichka.g@bk.ru
Russian Federation, Иркутск

Н. В. Озолина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук

Email: nichka.g@bk.ru
Russian Federation, Иркутск

A. В. Третьякова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет

Email: nichka.g@bk.ru
Russian Federation, Иркутск

В. В. Гурина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: nichka.g@bk.ru
Russian Federation, Иркутск

References

  1. Mir A.R., Pichtel J., Hayat S. Copper: uptake, toxicity and tolerance in plants and management of Cu-contaminated soil // Biometals. 2021. V. 34. P. 737. https://doi.org/10.1007/s10534-021-00306-z
  2. Румянцев В.А., Пухальский Я.В., Лоскутов С.И., Митюков А.С., Хомяков Ю.В., Панова Г.Г. Влияние ультрадисперсной гуминовой суспензии сапропеля на рост, фотосинтетическую активность и накопление меди горохом (Pisum sativum L.) // Доклады РАН. Науки о земле. 2021. Т. 501. № 1. С. 86. https://doi.org/10.31857/S268673972111013X
  3. Adrees M., Shafaqat A., Rizwan M., Ibrahim M., Abbas F., Farid M., Zia-ur-Rehman M., Irshad M.K., Bharwana S.A. The effect of excess copper on growth and physiology of important food crops: a review // Environ Sci. Pollut Res. 2015. V. 22. P. 8148. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4496-5
  4. Кирейчева Л.В., Ильинский А.В., Яшин В.М. К вопросу фиторемедиациации почв, загрязненных комплексом тяжелых металлов // Мелиорация и водное хозяйство. 2016. № 4. С. 8.
  5. Sharma J.K., Kumar N., Singh N.P., Santal A.R. Phytoremediation technologies and their mechanism for removal of heavy metal from contaminated soil: An approach for a sustainable environment // Front. Plant Sci. 2023. V. 14. P. 1076876. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1076876
  6. Sharma S.S., Dietz K.J., Mimura T. Vacuolar compartmentalization as indispensable component of heavy metal detoxification in plants // Plant Cell Environ. 2016. V. 39. P. 1112. https://doi.org/10.1111/pce.12706
  7. Khoudi H. Significance of vacuolar proton pumps and metal/H+antiporters in plant heavy metal tolerance // Physiol. Plant. 2021. V. 173. P. 384. https://doi.org/10.1111/ppl.13447
  8. Дадали В.А., Тутельян В.А. Фитостерины-биологическая активность и перспективы практического применения // Успехи современной биологии. 2007. Т. 127. № 5. С. 458.
  9. Озолина Н.В., Гурина В.В., Капустина И.С., Спиридонова Е.В., Нурминский В.Н. Сравнение изменений в содержании стеринов плазмалеммы и тонопласта при окислительном и осмотических стрессах // Биологические мембраны. 2023. Т. 40. № 2. С. 147. https://doi.org/10.31857/S0233475523020056
  10. Валитова Ю.Н., Сулкарнаева А.Г., Минибаева Ф.В. Растительные стерины: многообразие, биосинтез, физиологические функции // Биохимия. 2016. Т. 81. № 8. С. 1050. https://doi.org/10.1134/S0006297916080046
  11. Ренкова А.Г., Хабибрахманова В.Р., Валитова Ю.Н., Мухитова Ф.К., Минибаева Ф.В. Действие стрессовых фитогармонов на метаболизм стеринов Triticum aestivum L. // Физиология растений. 2021. Т. 68. С. 279. https://doi.org/10.31857/S0015330321020159
  12. Rogowska A., Szakiel A. Enhancement of phytosterol and triterpenoid production in plant hairy root cultures-simultaneous stimulation or competition? // Plants. 2021. V. 10. P. 2028. https://doi.org/10.3390/plants10102028
  13. Спиридонова Е.В., Капустина И.С., Гурина В.В., Семёнова Н.В., Озолина Н.В. Изучение влияния ионов меди на состав фитостеринов вакуолярной мембраны Beta vulgaris L. // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. № 1. С. 76. https://doi.org/110.21285/achb.902 EDN: MAEZIW.
  14. Саляев Р.К., Кузеванов В.Я., Хаптагаев С.Б., Копытчук В.Н. Выделение и очистка вакуолей и вакуолярных мембран из клеток растений // Физиология растений. 1981. Т. 28. C. 1295.
  15. Folch J., Lees M., Sloan Stanley G.H. A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues // J. Biol. Chem. 1957. V. 226. P. 497. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)64849-5
  16. Malins D.C., Mangold H.K. Analysis of complex lipid mixtures by thin layer chromatography and complementary methods // J. Americ. Oil Chem. Soc.1960. V. 37. P. 576.
  17. Кейтс М. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов. Москва. Мир, 1975. 324 с.
  18. Дударева Л.В., Семенова Н.В., Нохсоров В.В., Рудиковская Е.Г., Петров К.А. Компонентный состав фитостеринов надземной части хвоща пестрого Equisétum variegatum Schleich. ex. Web., произрастающего в cеверо-восточной Якутии // Химия растительного сырья. 2020. Т. 2. С. 133. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020025555
  19. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Москва: Практика, 1999. 459 с.
  20. Du Y., Fu X., Chu Y., Wu P., Liu Y., Ma L., Tian H., Zhu B. Biosynthesis and the roles of plant sterols in development and stress responses // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 2332. https://doi.org/10.3390/ijms23042332
  21. Ferrer A., Altabella T., Arró M., Boronat A. Emerging roles for conjugated sterols in plants // Progress in lipid research. 2017. V. 67. P. 27. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2017.06.002
  22. Silvestro L.D., Andersen T.G., Schaller H., Jensen P.E. Plant sterol metabolism. D7-sterol-C5-desaturase (STE1/DWARF7), D 5,7-sterol-D7-reductase (DWARF5) and D24-sterol-D24-reductase (DIMINUTO/DWARF1) show multiple subcellular localizations in Arabidopsis thaliana (Heynh) L. // PLoS One. 2013. V. 8. P. 56429. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0056429.
  23. Валитова Ю.Н., Ренкова А.Г., Минибаева Ф.В. β-ситостерин – природный антиоксидант // Экобиотех. 2020. Т. 3. № 2. С. 150. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2020-3-2-150-156
  24. Rozentsvet O.A., Kotlova E.R., Bogdanova E.S., Nesterov V.N., Senik S.V., Shavarda A.L. Balance of Δ5-and Δ7-sterols and stanols in halophytes in connection with salinity tolerance // Phytochem. 2022. V. 198. P. 113156. https://doi.org/ 10.1016/j.phytochem.2022.113156
  25. Семёнова Н.В., Шмаков В.Н., Константинов Ю.М., Дударева Л.В. Сравнительный анализ состава стеринов эмбриогенных и неэмбриогенных клеточных линий Larix sibirica ledeb // Физиология растений. 2023. T. 70. Р. 181. https://doi.org/10.31857/S0015330322600516
  26. Фаттахова Г.А., Канарский А.В. Сапонины как биологически активные вещества растительного происхождения // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 3. С. 196.
  27. Давидянц Э.С. Тритерпеновые гликозиды как регуляторы роста растений: потенциал и перспективы использования // Химия растительного сырья. 2023. № 1. С. 5. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230111368
  28. Augustin J.M., Kuzina V., Andersen S.B., Bak S. Molecular activities, biosynthesis and evolution of triterpenoid saponins // Phytochem. 2011. V. 72. P. 435. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.01.015
  29. Garza D.L., Hanashima S., Umegawa Y., Murata M., Kinoshita M., Matsumori N., Greimel P. Behavior of triterpenoid saponin ginsenoside Rh2 in ordered and disordered phases in model membranes consisting of sphingomyelin, phosphatidylcholine, and cholesterol // Langmuir. 2022. V. 38. P. 10478. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01261
  30. Saranya R., Aarthi R., Sankaran K. Simple and specific colorimetric detection of Staphylococcus using its volatile 2-[3-acetoxy-4,4,14-trimethylandrost-8-en-17-yl] propanoic acid in the liquid phase and head space of cultures // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015. V. 99. P. 4423. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6573-6
  31. Thakur R.S., Ahirwar B. A steroidal derivative from Trigonella foenum graecum L. that induces apoptosis in vitro and in vivo // J. Food Drug. Anal. 2019. V. 27. P. 231. https://doi.org/ 10.1016/j.jfda.2018.05.001
  32. van der Kolk M.R., Janssen M.A.C.H., Rutjes F.P.J.T., Blanco-Ania D. Cyclobutanes in small-molecule drug candidates // Chem. Med. Chem. 2022. V. 17. e202200020. https://doi.org/10.1002/cmdc.202200020
  33. Ramakrishna A., Ravishankar G.A. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants // Plant Signal. Behav. 2011. V. 6. P. 1720. https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17613

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».