Цитокинины Контрольная

Существует несколько классификаций цитокинов, основанных на разных принципах. Традиционная классификация отражает историю изучения цитокинов. Идея о том, что цитокины играют роль факторов, опосредующих функциональную активность клеток иммунной системы, возникла после открытия гетерогенности популяции лимфоцитов и осмысления факта, что только некоторые из них – В-лимфоциты – ответственны за образование антител. Пытаясь выяснить, не играют ли гуморальные продукты Т-клеток роль в реализации их функций, начали изучать биологическую активность факторов, содержащихся в культуральной среде Т-лимфоцитов (особенно активированных). Решение этой задачи, а также возникшего вскоре вопроса о гуморальных продуктах моноцитов/макрофагов, привело к открытию цитокинов. Вначале их называли лимфокинами и монокинами, в зависимости от того, какие клетки их продуцировали –  Т-лимфоциты или моноциты. Вскоре выяснилось, что четко разграничить лимфокины и монокины нельзя, и был введен общий термин – «цитокины». В 1979 г. На симпозиуме по лимфокинам в Интерлакене (Швейцария) установили правила идентификации факторов этой группы, которым присвоили групповое название «интерлейкины» (IL). Тогда же свои названия получили два первых члена этой группы молекул – IL-1 и IL-2. С тех пор все новые цитокины (кроме хемокинов) получали обозначение IL и порядковый номер.

Традиционно, в соответствии с биологическими эффектами, принято выделять следующие группы цитокинов:

• Интерлейкины (ИЛ-1-ИЛ-33) - секреторные регуляторные белки иммунной системы, обеспечивающие медиаторные взаимодействия в иммунной системе и связь ее с другими системами организма. Интерлейкины разделяют по функциональной активности на про- и противовоспалительные цитокины, ростовые факторы лимфоцитов, регуляторные цитокины и др.

• Интерфероны (ИФН) - цитокины, участвующие в противовирусной защите, с выраженным иммунорегуляторным действием (ИФН типа 1 - ИФН б, в, д, к, ф; группы ИФНподобных цитокинов - ИЛ-28А, ИЛ-28В и ИЛ-29; ИФН типа 2 - ИФНг).

• Факторы некроза опухоли (ФНО) - цитокины с цитотоксическим и регуляторным действиями: ФНОа и лимфотоксины (ЛТ).

• Факторы роста гемопоэтических клеток - фактор роста стволовых клеток (Kit-ligand), ИЛ-3, ИЛ-7, ИЛ-11, эритропоэтин, тробопоэтин, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор - ГМ-КСФ, гранулоцитарный КСФ - Г-КСФ, макрофагальный КСФ - М-КСФ).

• Хемокины - С, СС, СХС (ИЛ-8), СХ3С – регуляторы хемотаксиса различных типов клеток.

• Факторы роста нелимфоидных клеток – регуляторы роста, дифференцировки и функциональной активности клеток различной тканевой принадлежности (фактор роста фибробластов - ФРФ, фактор роста эндотелиальных клеток, эпидермальный фактор роста - ЭФР эпидермиса) и трансформирующие факторы роста (ТФРв, ТФРб).

Благодаря выраженной рострегуляторной активности цитокинины используются в составе агрохимических препаратов и в биотехнологии для активации цитокинеза и поддержания последующего роста различных тканей растений in vitro. При этом ведется активный поиск их синтетических аналогов с более высокой эффективностью и избирательностью действия.

Наиболее простым и одновременно чрезвычайно вариативным путем для разработки новых синтетических регуляторов роста – аналогов цитокининов, является синтез разнообразных производных на основе исходного пуринового ядра. Адениновый фрагмент может быть замещен в нескольких положениях (Рисунок 1.3), что позволяет получать широкий спектр производных с интересными биологическими свойствами. При наличии ароматических заместителей, например, у аминогруппы в 6-м положении цикла, спектр возможных соединений расширяется за счет замещения соответствующего ароматического цикла.

За последние два десятилетия сформирована обширная библиотека синтетических соединений на основе природных цитокининов. Благодаря этому было установлено, что введение заместителей в первое, третье или седьмое положение пуринового кольца бензиламинопуринов приводит к значительному снижению или полной потере цитокининподобной активности у получаемых соединений по сравнению с исходными бензиламинопурином или кинетином. В большинстве случаев более активными синтетическими аналогами природных цитокининов являются производные, полученные путем замещения аминогруппы в 6-м положении пуринового цикла.

Цитокинины синтезируются в большинстве органов растений. Их образование в клетках растений может протекать по нескольким независимым механизмам: пренилирование АМФ с участием аденилатизопентенилтрансферазы, путь, который не зависит от аденилатизопентенилтрансферазы, и высвобождение цитокининов в рибозилированной форме из тРНК клетки при ее гидролизе. Эти механизмы не унифицированы для всех типов природных цитокининов и неравнозначны по своему вкладу в общий уровень фитогормонов в растительной клетке.

Общим прекурсором всех форм цитокининов является изопентениладенозин5ʹ-монофосфат, синтезируемый путем конъюгации АМФ с изопентенилпирофосфатом под действием фермента изопентенилтрансферазы.

Имеется 9 разных соответственных изопентенилтрансфераз, определенные из которых (тРНК-изопентенилтрансферазы) кроме того ускоряют пренилирование тРНК. Безусловно, то что высокая выразительность основного ферментабиосинтеза цитокининов – изопентенилтрансферазы, в трансгенных растениях приводит к увеличению степени эндогенных цитокининов и увеличению засухоустойчивости растений. 

Последующие движения стереоспецифичного гидроксилирования боковой цепочки изопентениладенозина с участием цитохром-Р450-монооксигеназ вплоть до зеатинмонофосфата, гидролиз фосфорильной категории и отделение беспрепятственного замененного азотистого гетероцикла приводят к развитию строя действующих цитокининов. В ходе освобождения беспрепятственного основания с его нуклеотидной формы ключевую роль представляет фосфорибогидроксилаза LOG, гидролизующая взаимосвязь между N6 -замещенным аденином и 5ʹ-фосфорибозой.

Минорным источником определенных цитокининов, поддерживающим их низкоприоритетный уровень в клетке считается тРНК и прочие олигонуклеотиды. Обнаружено, то что в структуру определенных тРНК растений вступают 6 разных сочетаний, проявляющих цитокининовую динамичность в той либо другой грани: цис- и транс-зеатин, изопентениладенозин и их 2-метилтиопроизводные, возникающие путем посттрансляционных вариантов нуклеотидов в составе молекулы РНК. 

Их значимость в структуре тРНК, согласно-очевидному, состоит во содействии взаимодополняющему взаимодействию кодона со антикодоном во ходе трансляции линией стабилизации создания испарения мРНК также тРНК также укрепления граница считывания. 

Фотогидролиз тРНК, изопентенилзамещенной мРНК, но кроме того иных пренилированных олигонуклеотидов приводит к формированию в клетке независимых цитокининов. Более наглядно данное выражается для цис-зеатина, синтез которого исполняется только путем пренилирования тРНК с участием тРНКизопентенилтрансферазы. 

В настоящее время выделяют 6 цитокининовых биотестов:

1. Основаны на способности цитокининов индуцировать деление клеток. Позволяют обнаружить кинетин в концентрации 0,5-3 нг/мл, но требуют много времени (около 3 недель).

2. Основаны на способности цитокининов стимулировать формирование пигментов. Позволяют обнаружить кинетин в концентрациях 1-2 нг/мл, результаты известны через 3 дня.

3. Основаны на способности цитокининов замедлять старение листьев. Позволяет обнаружить кинетин в концентрациях 3-10 нг/мл, но процесс длится 6 дней.

4. Основаны на способности цитокининов стимулировать растяжение тканей у семядолей или изолированных листьев. Эффективнее использовать семядоли редиса, так как с их помощью можно определить кинетин в низких концентрациях (10 нг/мл).

5. Основаны на стимуляции роста водяных растений. Позволяют определить концентрацию кинетина от 10 до 60 нг/мл.

6. Основаны на стимуляции роста отрезков стеблей. Не специфичны, но для получения результатов нужен только один день. 

Большая часть цитокининов располагается в корнях, созревающих плодах и прорастающих семенах.

В корнях главным образом сосредоточены следующие цитокинины: зеатин, зеатинтрибозилфосфат и зеатинтрибозид. В основном они расположены в верхушках корней.

В почках цитокинины начинают проявляться весной, ближе к периоду распускания. Тогда как в другой период цитокинины в почках не обнаруживаются. 

Передвижение в растениях. Наиболее богаты цитокининами развивающиеся семена и плоды. Синтезируется цитокинин в верхушках корней, затем транспортируется в листья.

Цитокинины влияют на множество аспектов роста и развития растения, включая регуляцию клеточной пролиферации. Они стимулируют митоз в вегетативных клетках и дифференциацию и выход из клеточного цикла в клетках корневой системы, являясь в грубом приближении положительными регуляторами клеток вегетативной апикальной меристемы и отрицательными регуляторами клеток корневой апикальной меристемы, соответственно. Эти функции реализуются путем участия цитокининов в контроле за точками перехода G1/S и G2/M в клеточном цикле растения. Возникновение противоположных эффектов действия цитокининов в различных тканях растений можно объяснить зависимостью действия цитокининов от присутствия в клетке дополнительных специфичных для нее регуляторов, регуляцией цитокининового сигнала другими гормонами. В качестве наиболее изученного взаимодействия, можно привести антагонизм между цитокининами и ауксинами, и собственно уровнем цитокининовой активности, регулируемым экспрессией ферментов их биосинтеза и метаболизма. Несмотря на то, что для продвижения по клеточному циклу необходимо присутствие эндогенных цитокининов, действие экзогенных цитокининов или их аналогов может наоборот ингибировать клеточный цикл на стадии G1 или приводить к значительному увеличению продолжительности стадии G2 клеточного цикла.

Фитогормоны играют главную роль в приспособления растения к негативным обстоятельствам находящейся вокруг среды. Основательно отточенная гормонная сигнальная цепочка и умение гормонов к обоюдной регуляции делает их безупречными претендентами для индукции и модулирования предохранительного решения. При абиотическом стрессе (засуха, засоленность) уровень цитокининов уменьшается за счет активации транскрипции генов их метаболизма. При данном искусственная манипуляция степенями цитокининов в трансгенных растениях проявляет колоссальное позитивное воздействие на их выживаемость и умение к восстановлению в сверхэкстремальных обстоятельствах. 

Аналогичные результаты цитокининов и их искусственных аналогов характерны и в случае обрабатывания растений фитотоксикантами, такими как гербицид, хлорсульфурон, паракват и др. Обрабатывание растений цитокининовым веществами из ряда фенилмочевин уже после влияния фитотоксикантов предотвращает внезапное сокращение урожайности, удерживает увеличение растения, уменьшает характеристики окислительного стресса, повышает сущность фотосинтетических пигментов и т.д. Бензиладенин, цитокининподобные вещества из строя тиомочевин и N-4-триазолил-N′-фенилмочевина (цитодеф) выражают предохранительный эффект за счет увеличения активности антиоксидантных ферментов.