Индукция кальциевого сигнала в цитоплазме клеток корня высших растений под действием фосфатидной кислоты

Abstract

Отмечено, что фосфатидная кислота является компонентом биомембран и важным регулятором как у животных, так и растений. Ионы кальция (Ca2+) активно связываются мембранными доменами, обогащенными фосфатидной кислотой, однако роль данного взаимодействия неясна. Поскольку Са2+ – основной вторичный посредник в живых системах, то обнаружение кросс-тока между ним и фосфатидной кислотой представляет несомненный фундаментальный интерес. Выявлено изменение уровня Са2+ в цитоплазме клеток корня арабидопсиса (Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.) под действием фосфатидной кислоты с использованием Са2+-эквориновой люминометрии. Продемонстрировано, что фосфатидная кислота (1,2-диолеоил-sn-глицеро-3-фосфат), введенная в виде липосом в суспензию протопластов, выделенных из клеток корня арабидопсиса, вызывает значительное увеличение активности Са2+ в цитоплазме вследствие активации переноса Са2+ в цитоплазму из наружной среды. Данный эффект характеризовался насыщением при уровнях фосфатидной кислоты в растворе выше 30 мкмоль/л. Впервые указано на прямое взаимодействие фосфатидной кислоты и Са2+ на уровне интактной плазматической мембраны растительных клеток. Обнаруженный феномен может иметь большое значение как для фундаментальной физиологии растений, так и в связи с потенциальным практическим использованием препаратов на основе Са2+ и фосфатидной кислоты в биотехнологии. = Phosphatidic acid is a component of biological membranes and key regulator in both animals and plants. Calcium ions (Ca2+ ) can bind to membrane domains enriched by phosphatidic acid, although the role of this interaction is still unclear. Ca2+ is a major second messenger in plant cells therefore examination of potential interaction between Ca2+ and the phosphatidic acid signalling pathways is of fundamental significance for plant biology. The aim of this study was to identify the phosphatidic acid-induced changes in cytosolic Ca2+ level of root cells of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. using Ca2+-aequorin luminometry. It was shown that the phosphatidic acid (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate), added as liposomes to root protoplasts isolated from aequorin-transformed arabidopsis, induced transient increase in cytosolic Ca2+ activity. This effect was related to Ca2+ influx from the external stores and saturated at phosphatidic acid levels above 30 μmol/L. Overall, the obtained data demonstrated the direct interaction of phosphatidic acid and Ca2+ in the plasma membrane of plant cells. This phenomenon was previously unknown and can be of great importance for both fundamental plant biology and biotechnology.