Механизмы специфичности и токсичности

Низкая летальная доза и высокая селективность указывают на рецепторный механизм специфичности (устойчивые растения не имеют сайта связывания токсина). Первые симптомы, наблюдаемые уже через несколько минут после обработки клеток чувствительных растений токсинами, выражаются в утечке метаболитов и электролитов, деполяризации мембранного потенциала, инвагинации мембран.

Поэтому считают, что рецепторы патотоксинов расположены на мембранах. АК-, HS-, AF-, АСТ-токсины связываются с цитоплазматической мембраной, Т-, РМ, ACR-токсины — с мембраной митохондрий, АМ-токсин — с плазмалеммой и мембраной хлоропластов. Для поиска рецепторов культуру гриба выращивают на среде, содержащей радиоактивно меченую соль, и по радиоактивной метке опре-

деляют фракцию мембран зараженного растения, с которой связался токсин. Для установления специфичности рецепции необходимо соблюдение нескольких условий: 1) связывание должно быть генетически специфичным (с фракцией чувствительного, но не устойчивого сорта); 2) оно должно коррелировать с биологической активностью (химические модификации токсина, снижающие токсичность, уменьшают и аффинность связывания); 3) связывание должно быть лигандо-специфичным (немеченый токсин защищает от связывания меченого). Для некоторых токсинов эти условия были соблюдены, выделены растительные сайты связывания и исследованы механизмы токсичности.
Меченый ,251 викторин связывается с двумя белками овса: 100 кДа (P-компонент) и 15 кДа (Н-компонент). Соединение с первым рецептором происходит только in planta и в комбинации с мембранными фракциями чувствительного сорта, со вторым — как в чувствительном, так и в устойчивом сортах, in planta и in vitro. Функционально оба белка являются формами фермента глициндекарбоксилазы, принимающего участие в фотодыхании:
02 + рубиско —gt; рибулозо-1,5-бисфосфат —gt;
-» фосфогликолиевая кислота —gt; гликолиевая кислота.
Последняя поступает в пероксисомы, где окисляется пероксидазой до глиоксиловой кислоты, которая конвертируется в глицин. В митохондриях глицин декарбоксилируется глициндекарбоксилазой и ацетилируется сери- ноксиметилтрансферазой до С02, NH3, NAD+ и серина.

Это — очень важный цикл в функционировании растительных клеток, ибо мутации по гену глициндекарбоксилазы, как правило, летальны. У человека мутации этого гена вызывают тяжелое заболевание — гиперглицинемия. Собственно ферментом является Р-белок, но в присутствии Н-белка его активность увеличивается в 10 000 раз.
Т- и РМ-токсины вызывают повреждение мембран митохондрий кукурузы, имеющей цмс. В результате их воздействий на митохондрии происходит потеря Са2+ и NAD+, разобщение окислительного фосфорилирования. Во внутренней мембране Т-митохондрий имеется белок с молекулярной массой 14 кДа (Urfl3), отсутствующий в нормальных митохондриях. Он ответственен за мужскую стерильность и чувствительность к токсинам. По-видимому, в соединение с токсином белок Urfl3 полимеризуется и образует трансмембранные каналы, через которые происходит утечка электролитов. Ген, контролирующий синтез этого белка (Т-игЛЗ), был клонирован и перенесен в модельные про- и эукариоты (кишечную палочку, дрожжи, дрозофилу, табак). Все трансгенные объекта стали чувствительными к Т-токсину.
НС-токсин — структурный аналог трапоксина, который ингибирует фермент диацетилазу гистонов (HDAC). Такое же действие оказывает и НС-токсин в тканях растений, дрожжей, беспозвоночных и позвоночных животных. Какими путями ингибирование HDAC приводит к подавлению

202 защитных реакций не ясно, показано, однако, что этот фермент полифунк- ционален и способен к деацетилированию не только гистонов, но других функционально важных белков (факторов активации транскрипции, тубу- линов) и выступать в качестве позитивных регуляторов транскрипции.
Устойчивость растений к патотоксинам обусловлена, главным образом, отсутствием рецепции. Однако, известны случаи, когда устойчивость связана с деградацией токсина в растении. Так устойчивые к С. carbonum .сорта кукурузы образуют фермент НС-токсинредуктазу, разрушающий НС-токсин. 

Еще по теме Механизмы специфичности и токсичности:

1. 18.12. СПЕЦИФИЧНОСТЬ ПАРАЗИТОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К ХОЗЯИНУ
2. Изучение подострой и хронической токсичности. 
3. Первые успехи в изучении природы биокаталитических реакций. Открытие специфичности действия ферментов
4. ОБ АКТИВНОМ МАРГАНЦЕ В ПОЧВЕ И ЕГО ТОКСИЧНОСТИ В СВЯЗИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ КИСЛЫХ ФОРМ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИИ [37]
5. Механизмы изоляции
6. 8.7. ГИПОТЕЗЫ, ОБЪЯСНЯЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ
7. Механизм эволюции
8. Эволюция эволюционных механизмов
9. ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ ГАЛОИДФЕНОКСИКИСЛОТ
10. 4. 4. Биологические механизмы регуляции численности
11. Механизм наследственности
12. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ НОВОКАИНОВЫХ БЛОКАД
13. 16* Двускоростной механизм эволюции людей