Фізіологія рослин - Мусієнко М.М. 2001

Адаптація та механізми стійкості рослин
Характер адаптивних перебудов у синтезі та розпаду біополімерів у стресових умовах

Стрес-білки. Значний прогрес, досягнутий останнім часом при вивченні молекулярних механізмів пристосувальних реакцій, завдячує розвиткові досліджень синтезу і розпаду макромолекул в умовах стресу. Процеси, які відбуваються на рівні транскрипції та посттранскрипції, деградації біополімерів та взаємодій між різними компартментами клітини, досить чутливі до змін життєдіяльності.

Вперше про реакцію генетичного апарата, на зміну умов середовища стало відомо в 60-х роках, коли було виявлено синтез білків теплового шоку (БТШ) під впливом високих температур. Виявилось, що специфічні поліпептиди, яких немає в нормі, синтезуються у відповідь на зміну різних факторів (температура, вологість, засолення, вплив важких металів, кисню і т. д.). Такі білки мають назву стресових, причому стало зрозуміло, що потенціальна можливість біосинтезу їх — явище загальнобіологічне.

В 70-х роках було доведено, що експресія генів, як і характер синтезу білків у стресових умовах у рослин, аналогічні іншим організмам. Експресія генів у цих умовах є досить швидкою відповідною реакцією організму, вже кількох хвилин перебування в несприятливих умовах достатньо для перебудови стану генетичного апарата, щоб забезпечити інформаційну можливість синтезу стресових білків. Одночасно з цим частково або повністю пригнічується транскрипція сумарної популяції мРНК, потрібних для синтезу білків в звичних для життєдіяльності умовах. Слід зазначити, що стресові білки синтезуються в незначній кількості, як правило, до 2% від вмісту білків, що утворюються в нормі.

Синтез стресових білків носить тимчасовий характер, він спостерігається протягом кількох годин від моменту дії несприятливого фактора і найчастіше відбувається в два етапи — спочатку утворюється група так званих ранніх білків, потім — пізніх.

Єдина відміна в реалізації експресії геному у вищих рослин від інших організмів полягає в тому, що лише в них виявлено групу поліпептидів з відносно невеликою молекулярною масою 15-18 кД. Характер утворення поліпептидів значною мірою залежить від тривалості дії стресового фактора, різкості та швидкості його зміни (Мусієнко, 1985). Цікаво, що синтез стресових білків може визначатися і природою несприятливого впливу. Так, серед стресових білків, що синтезуються при підвищеній температурі та водному дефіциті, виявлено білки, характерні для дії як обох факторів, так і білки, що характерні для одного із стресових станів.

Із групи білків, виявлених у відповідь на дію найрізноманітніших стресових факторів, слід назвати поліпептид з молекулярною масою 70 кД, ген якого характеризується значною еволюційною конструктивністю. Незалежно від природи стресового фактора, синтезовані de novo білки ідентифіковані в усіх компартментах клітини. Вважають, що стресові білки в періоди свого недовготривалого існування, ймовірно, відіграють певну захисну або пристосувальну функцію. Процеси транскрипції, таким чином, досить чутливо реагують на зміни середовища і особливо, процеси, пов'язані із синтезом і подальшою долею мРНК. Припускають, що частина її, яка не брала участі в трансляції, як і частина трансльованих мРНК, можливо, зберігається у вигляді так званих стресових гранул, що являють собою рибонуклеопротеїди.