Ο ρόλος του κυτοχρώματος-c στον επαγώμενο από ωσμωτική καταπόνηση κυτταρικό θάνατο

Abstract

Από την βιβλιογραφία καθίσταται σαφές ότι αν και μέχρι σήμερα υπάρχουν αναφορές για ομοιότητες ανάμεσα στον φυτικό και ζωικό ΠΚΘ, το τοπίο παραμένει «θολό». Κομβικά σημεία του μονοπατιού του ΠΚΘ έχουν διαπιστωθεί σε φυτικά συστήματα, ιδίως κάτω από την επίδραση καταπόνησης ως επαγωγέα, ενώ το μιτοχόνδριο αναδεικνύεται τελευταία όχι μόνο σε πηγή ΕΜΟ αλλά και σε επαγωγέα μορφών ΠΚΘ. Το εργαστήριό μας διαθέτει μια μακρά παράδοση στην αποσαφήνιση των μηχανισμών απόκρισης του φυτού σε καταπονήσεις και ιδίως στην αλατότητα. Έχουμε ήδη δείξει πως η καταπόνηση από αλατότητα οδηγεί στην συσσώρευση των ΕΜΟ και στην εκδήλωση του ΠΚΘ σε φυτά υπό την ρύθμιση των ΕΜΟ (Papadakis and Roubelakis-Angelakis, 2005; Skopelitis et al., 2006; Moschou et al., 2008a; Moschou et al., 2008b). Υπό το φως των αναφορών στην βιβλιογραφία για την συμβολή του μιτοχονδρίου στην απόκκριση των φυτών σε αβιοτικές καταπονήσεις θεωρήθηκε σκόπιμη η διερεύνηση του ρόλου του μιτοχονδρίου και πιο συγκεκριμένα ο ρόλος του κυτοχρώματος-c υπό καθεστώς καταπόνησης. Ο λόγος που οδήγησε στην μελέτη αυτού του μορίου είναι ότι αποτελεί έναν κομβικό παράγοντα που συμβάλλει τόσο στην παραγωγή των ΕΜΟ από την αναπνευστική αλυσίδα του μιτοχονδρίου, με την απελευθέρωσή του από αυτή, όσο και στην επαγωγή του μονοπατιού του ΠΚΘ. Οι δοκιμές έγιναν σε φυτά καπνού, Nicotiana tabacum cv. Petit Havana, και διερευνήθηκαν παράμετροι όπως η αναπνευστική ικανότητα των φυτών, η συσσώρευση των ΕΜΟ, ενεργοποίηση μηχανισμών άμυνας του μιτοχονδρίου, και επαγωγή του μονοπατιού του ΠΚΘ. Στην συνέχεια απομονώθηκε το γονίδιο του κυτοχρώματος-c και χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της παροδικής έκφρασης Αγροβακτηρίου, Agrobacterium tumefaciens ώστε να υπερεκφραστεί η πρωτεΐνη του κυτοχρώματος-c σε κύτταρα μεσόφυλλου καπνού. Επαναλήφθηκαν οι δοκιμές αλατότητας ώστε να διαπιστωθεί αν τα αυξημένα επίπεδα του κυτοχρώματος οδηγήσουν σε αντοχή στην καταπόνηση και έναν βελτιωμένο φαινότυπο. Τα μετασχηματισμένα φυτά εμφάνισαν φαινότυπο ανθεκτικό στην καταπόνηση, αναδεικνύοντας τον ρόλο του κυτοχρώματος κατά την καταπόνηση από αλατότητα Επιπλέον διερευνήθηκε και η συμβολή των πολυαμινών στο μονοπάτι επαγωγής των αποκκρίσεων του μιτοχονδρίου κατά την καταπόνηση από αλατότητα. Χρησιμοποιήθηκαν φυτά Arabidopsis αγρίου τύπου και τρανσγενικά με διαφορετικά επίπεδα έκφρασης των πολυαμινών και πολαυαμινικών οξειδασών, ώστε να διαπιστωθεί αν η επαγόμενη από τις πολυαμίνες παραγωγή των ΕΜΟ επηρρεάζει την λειτουργία του μιτοχονδρίου. Αποδείχτηκε πως αν και η οξείδωση των πολυαμινών από το γονίδιο ΡΑΟ3 φαίνεται να μην επηρεάζει την μιτοχονδριακή λειτουργία, αντιθέτως η ενεργοποίηση της NADPH οξειδάσης από την σπερμιδίνη οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης των ΕΜΟ και αυξημένη αναπνευστική δραστηριότητα στο φυτό.