Влияние ионов кадмия на содержание ∆5-стеринов в микродоменах вакуолярной мембраны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовали влияние 100 мкМ ионов кадмия (Cd2+) на содержание ∆5-стеринов в микродоменах вакуолярной мембраны. Показано, что действие Cd2+ приводило к повышению количества стеринов в микродоменах тонопласта 2-й зоны градиента сахарозы и снижению его в микродоменах 4-й зоны. Сумма свободных стеринов была выше суммы эфиров стеринов как в тонопласте, так и в микродоменах 2-, 4- и 6-й зон. В составе свободных стеринов микродоменов преобладал β-ситостерин, а в тонопласте – стигмастерин. В составе эфиров стеринов отмечалось также высокое содержание стигмастерина в тонопласте и высокое содержание β-ситостерина и кампестерина в микродоменах 2-й зоны. В сравнении с контролем, который не подвергался воздействию Cd2+, наблюдались изменения в процентном содержании ∆5-стеринов. Преимущественно изменения затронули стерины, участвующие в структурной организации липидного бислоя. Полученные результаты позволяют предположить, что стерины микродоменов тонопласта могут принимать участие в ответе клетки на действие Cd2+.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. С. Капустина

Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН

Email: nichka.g@bk.ru
Россия, 664033, Иркутск

Е. В. Спиридонова

Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН

Email: nichka.g@bk.ru
Россия, 664033, Иркутск

Н. В. Озолина

Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН

Email: nichka.g@bk.ru
Россия, 664033, Иркутск

Т. В. Липчанская

Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН

Email: nichka.g@bk.ru
Россия, 664033, Иркутск

В. В. Гурина

Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nichka.g@bk.ru
Россия, 664033, Иркутск

Список литературы

  1. Goncharuk E.A., Zagoskina N.V. 2023. Heavy metals, their phytotoxicity, and the role of phenolic antioxidants in plant stress responses with focus on cadmium: Review. Molecules. 28 (9), 3921. https://doi.org/10.3390/molecules28093921
  2. Ежегодник. Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 2023 году. Обнинск: ФГБУ «НПО «Тайфун». 2024. 121 c.
  3. Liu C., Wen L., Cui Y., Ahammed G.J., Cheng Y. 2024. Metal transport proteins and transcription factor networks in plant responses to cadmium stress. Plant Cell Rep. 43 (9), 218. https://doi.org/10.1007/s00299-024-03303-x
  4. Kerek E.M., Prenner E.J. 2016. Inorganic cadmium affects the fluidity and size of phospholipid based liposomes. Biochim. Biophys. Acta. 1858 (12), 3169–3181. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2016.10.005
  5. Du Y., Fu X., Chu Y., Wu P., Liu Y., Ma L., Tian H., Zhu B. 2022. Biosynthesis and the roles of plant sterols in development and stress responses. Int. J. Mol. Sci. 23, 2332. https://doi.org/10.3390/ijms23042332
  6. Ozolina N.V., Kapustina I.S., Gurina V.V., Nurminsky V.N. 2022. Role of tonoplast microdomains in plant cell protection against osmotic stress. Planta. 255 (3), 65. https://doi.org/10.1007/s00425-021-03800-3
  7. Ozolina N.V., Kapustina I.S., Gurina V.V., Spiridonova E.V., Nurminsky V.N. 2024. Influence of oxidative stress upon the lipid composition of raft structures of the vacuolar membrane. Rus. J. Plant Physiol. 71, 29. https://doi.org/10.1134/S102144372460449X
  8. Spiridonova E., Ozolina N., Nesterkina I., Gurina V., Nurminsky V., Donskaya L., Tretyakova A. 2019. Effect of cadmium on the roots of beetroot (Beta vulgaris L.). Int. J. Phytoremediation. 21 (10), 980–984. https://doi.org/10.1080/15226514.2019.1583722
  9. Lapshin N.K., Piotrovskii M.S., Trofimova M.S. 2021. Sterol extraction from isolated plant plasma membrane vesicles affects H+-ATPase activity and H+-transport. Biomolecules. 11 (12), 1891. https://doi.org/10.3390/biom11121891
  10. Саляев Р.К., Кузеванов В.Я., Хаптагаев С.Б., Копытчук В.Н. 1981. Выделение и очистка вакуолей и вакуолярных мембран из клеток растений. Физиол. растений. 28, 1295–1305.
  11. Ozolina N.V., Nesterkina I.S., Kolesnikova E.V., Salyaev R.K., Nurminsky V.N., Rakevich A.L., Martynovich E.F., Chernyshov M.Yu. 2013. Tonoplast of Beta vulgaris L. contains detergent-resistant membrane microdomains. Planta. 237, 859–871. https://doi.org/10.1007/s00425-012-1800-1
  12. Ozolina N.V., Nesterkina I.S., Gurina V.V., Nurminsky V.N. 2020. Non-detergent isolation of membrane structures from beet plasmalemma and tonoplast having lipid composition characteristic of rafts. J. Membr. Biol. 253 (5), 479–489. https://doi.org/10.1007/s00232-020-00137-y
  13. Котлова Е.Р., Сеник С.В., Кюхер Т., Шаварда А.Л., Кияшко А.А., Псурцева Н.В., Синютина Н.Ф., Зубарев Р.А. 2009. Изменение состава мембранных глицеро- и сфинголипидов в ходе развития поверхностей культуры Flammulina velutipes. Микробиология. 78 (2), 226–235.
  14. Malins D.C., Mangold H.K. 1960. Analysis of complex lipid mixtures by thin‐layer chromatography and complementary methods. J. American Oil Chemistʼs Society. 37, 576–578.
  15. Дударева Л.В., Семенова Н.В., Нохсоров В.В., Рудиковская Е.Г., Петров К.А. 2020. Компонентный состав фитостеринов надземной части хвоща пестрого Equisétum variegatum Schleich. ex. Web., произрастающего в cеверо-восточной Якутии. Химия растительного сырья. 2, 133–139. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020025555
  16. Rozentsvet O.A., Bogdanova E.S., Nurminsky V.N., Nesterov V.N., Chernyshov M.Yu. 2023. Detergent-resistant membranes in chloroplasts and mitochondria of the halophyte salicornia perennans under salt stress. Plants. 12 (6), 1265. https://doi.org/10.3390/plants12061265
  17. Спиридонова Е.В., Капустина И.С., Гурина В.В., Семёнова Н.В. Озолина Н.В. 2024. Изучение влияния ионов меди на состав фитостеринов вакуолярной мембраны Beta vulgaris L. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 14 (1), 90–98. https://doi.org/10.21285/achb.902
  18. Nokhsorov V.V., Dudareva L.V., Semenova N.V., Sofronova V.E. 2023. The Composition and the content of D-5 sterols, fatty acids, and the activity of acyl-lipid desaturases in the shoots of ephedra monosperma, introduced in the botanical garden of the cryolithozone of Yakutia. Horticulturae. 9, 858. https://doi.org/10.3390/horticulturae9080858
  19. Валитова Ю.Н., Сулкарнаева А.Г., Минибаева Ф.В. 2016. Растительные стерины: многообразие, биосинтез, физиологические функции. Биохимия. 81 (8), 1050. https://doi.org/10.1134/S0006297916080046
  20. Shimada T.L., Shimada T., Okazaki Y., Higashi Y., Saito K., Kuwata K., Oyama K., Kato M., Ueda H., Nakano A., Ueda T., Takano Y., Hara-Nishimura I. 2019. High sterol ester is a key factor in plant sterol homeostasis. Nat Plants. 5 (11), 1154–1166. https://doi.org/10.1038/s41477-019-0537-2
  21. Yepes-Molina L., Carvajal M., Martínez-Ballesta M.C. 2020. Detergent resistant membrane domains in broccoli plasma membrane associated to the response to salinity stress. Int. J. Mol. Sci. 21 (20), 7694. https://doi.org/10.3390/ijms21207694
  22. Valitova J., Renkova A., Beckett R., Minibayeva F. 2024. Stigmasterol: An enigmatic plant stress sterol with versatile functions. Int. J. Mol. Sci. 25, 8122. https://doi.org/10.3390/ijms25158122
  23. Нестёркина И.С., Гурина В.В., Озолина Н.В., Нурминский В.Н. 2019. Изменение содержание стеринов тонопласта при осмотическом стрессе. Биол. мембраны. 36 (4), 301–304. https://doi.org/10.1134/S0233475519040108
  24. Озолина Н.В., Гурина В.В., Капустина И.С., Спиридонова Е.В., Нурминский В.Н. 2023. Сравнение изменений в содержании стеринов плазмалеммы и тонопласта при окислительном и осмотических стрессах. Биол. мембраны. 40 (2), 147–150. https://doi.org/10.31857/S0233475523020056
  25. Ренкова А.Г., Хабибрахманова В.Р., Валитова Ю.Н., Мухитова Ф.К., Минибаева Ф.В. 2021. Действие стрессовых фитогормонов на метаболизм стеринов Triticum aestivum L. Физиол. растений. 68 (3), 279–288. https://doi.org/10.31857/S0015330321020159

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сумма свободных ∆5-стеринов и их эфиров в тонопласте и в микродоменах из 2-, 4- и 6-й зон градиента сахарозы после высокоскоростного центрифугирования тонопласта, подвергнутого воздействию 100 мкМ Cd2+. СС – свободные стерины, ЭС – эфиры стеринов, ∑ – сумма свободных стеринов и эфиров стеринов. Данные представлены в виде M ± SE, n = 3–5, p < 0.05. Для доказательства наличия значимых различий применяли однофакторный дисперсионный анализ с последующим множественным сравнением средних по методу LSD (Least Significant Difference) Фишера – методу группирования выборок с наименьшей значимой разностью. Разные буквы указывают на значимые различия между данными в каждом анализируемом параметре (СС; ЭС; ∑).

Скачать (186KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Содержание отдельных видов ∆5-стеринов в тонопласте и микродоменах из 2-, 4- и 6-й зон градиента сахарозы после высокоскоростного центрифугирования тонопласта, подвергнутого воздействию 100 мкМ Cd2+. А – свободные стерины, Б – эфиры стеринов. Данные представлены в виде M ± SE, n = 3–5, p < 0.05. Для доказательства наличия значимых различий применяли однофакторный дисперсионный анализ с последующим множественным сравнением средних по методу LSD (Least Significant Difference) Фишера – методу группирования выборок с наименьшей значимой разностью. Разные буквы указывают на значимые различия между данными в каждом анализируемом параметре (холестерин, кампестерин, стигмастерин, β-ситостерин).

Скачать (397KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025