Advances in Chemical PhysicsAdvances in Chemical PhysicsФизиология растений0015-33033034-6126The Russian Academy of Sciences64822910.31857/S0015330324040075MNSAQXЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleКомпонентный состав фракций стеринов тонопласта в условиях стресса, вызванного ионами медиКомпонентный состав фракций стеринов тонопласта в условиях стресса, вызванного ионами медиКапустинаИ. С.
Russian Federation
nichka.g@bk.ruСпиридоноваE. B.СпиридоноваЕ. В.
Russian Federation
nichka.g@bk.ruОзолинаН. В.
Russian Federation
nichka.g@bk.ruТретьяковаA. В.ТретьяковаА. В.
Russian Federation
nichka.g@bk.ruГуринаВ. В.
Russian Federation
nichka.g@bk.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наукФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет0211202471444645428012025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0015-3303/article/view/648229

Исследовано влияние токсических концентраций ионов меди (Cu2+) (100 и 500 мкМ) на состав стеринов вакуолярной мембраны корнеплодов столовой свеклы (Beta vulgaris L.). В результате проведенных исследований выявлено 12 соединений во фракции свободных стеринов (СС) и 11 соединений во фракции эфиров стеринов (ЭС). В составе ЭС присутствовали соединения, не обнаруженные в составе СС. Интересно, что при 500 мкМ Cu2+ суммарное содержание этих биологически активных соединений увеличивалось. Наблюдалось снижение таких тритерпенов как ланоста-7,9(11)-диен-3β,18,20-триол, 3,18-диацетат, (20R)-(С34Н54О5) в СС и ЭС. Во фракции СС происходило повышение содержания соединения 7,8-эпоксиланостан-11-ол, 3-ацетокси- при стрессе, в то время как в ЭС его количество снижалось. Установлено, что суммарное содержание ∆5-стеринов, в норме и при стрессе, составляло не более 33% во фракции свободных стеринов и 21% во фракции эфиров стеринов. Преобладающим стерином был β-ситостерин. Его содержание снижалось в условиях изучаемого стресса в обеих фракциях стеринов. Полученные результаты показывают, что фракции стеринов тонопласта (СС и ЭС) представлены не только ∆5-стеринами, которые в основном изучаются в работах посвященным мембранологии и липидологии растений, а также соединениями тритерпенового ряда и другими веществами, обладающими биологической активностью. Обнаруженные вещества, возможно, могут влиять на биофизические показатели тонопласта и на метаболические процессы клетки, в которых задействована вакуолярная мембрана. Выявленные соединения активно реагировали на токсическое воздействие ионов Cu2+, что можно рассматривать как один из механизмов защиты растительной клетки от стресса.

Исследовано влияние токсических концентраций ионов меди (Cu2+) (100 и 500 мкМ) на состав стеринов вакуолярной мембраны корнеплодов столовой свеклы (Beta vulgaris L.). В результате проведенных исследований выявлено 12 соединений во фракции свободных стеринов (СС) и 11 соединений во фракции эфиров стеринов (ЭС). В составе ЭС присутствовали соединения, не обнаруженные в составе СС. Интересно, что при 500 мкМ Cu2+ суммарное содержание этих биологически активных соединений увеличивалось. Наблюдалось снижение таких тритерпенов как ланоста-7,9(11)-диен-3β,18,20-триол, 3,18-диацетат, (20R)-(С34Н54О5) в СС и ЭС. Во фракции СС происходило повышение содержания соединения 7,8-эпоксиланостан-11-ол, 3-ацетокси- при стрессе, в то время как в ЭС его количество снижалось. Установлено, что суммарное содержание ∆5-стеринов, в норме и при стрессе, составляло не более 33% во фракции свободных стеринов и 21% во фракции эфиров стеринов. Преобладающим стерином был β-ситостерин. Его содержание снижалось в условиях изучаемого стресса в обеих фракциях стеринов. Полученные результаты показывают, что фракции стеринов тонопласта (СС и ЭС) представлены не только ∆5-стеринами, которые в основном изучаются в работах посвященным мембранологии и липидологии растений, а также соединениями тритерпенового ряда и другими веществами, обладающими биологической активностью. Обнаруженные вещества, возможно, могут влиять на биофизические показатели тонопласта и на метаболические процессы клетки, в которых задействована вакуолярная мембрана. Выявленные соединения активно реагировали на токсическое воздействие ионов Cu2+, что можно рассматривать как один из механизмов защиты растительной клетки от стресса.

Beta vulgarisвторичные метаболитыионы медистеринытонопластэфиры стериновРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-26-00208Mir A.R., Pichtel J., Hayat S. Copper: uptake, toxicity and tolerance in plants and management of Cu-contaminated soil // Biometals. 2021. V. 34. P. 737. https://doi.org/10.1007/s10534-021-00306-zРумянцев В.А., Пухальский Я.В., Лоскутов С.И., Митюков А.С., Хомяков Ю.В., Панова Г.Г. Влияние ультрадисперсной гуминовой суспензии сапропеля на рост, фотосинтетическую активность и накопление меди горохом (Pisum sativum L.) // Доклады РАН. Науки о земле. 2021. Т. 501. № 1. С. 86. https://doi.org/10.31857/S268673972111013XAdrees M., Shafaqat A., Rizwan M., Ibrahim M., Abbas F., Farid M., Zia-ur-Rehman M., Irshad M.K., Bharwana S.A. The effect of excess copper on growth and physiology of important food crops: a review // Environ Sci. Pollut Res. 2015. V. 22. P. 8148. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4496-5Кирейчева Л.В., Ильинский А.В., Яшин В.М. К вопросу фиторемедиациации почв, загрязненных комплексом тяжелых металлов // Мелиорация и водное хозяйство. 2016. № 4. С. 8.Sharma J.K., Kumar N., Singh N.P., Santal A.R. Phytoremediation technologies and their mechanism for removal of heavy metal from contaminated soil: An approach for a sustainable environment // Front. Plant Sci. 2023. V. 14. P. 1076876. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1076876Sharma S.S., Dietz K.J., Mimura T. Vacuolar compartmentalization as indispensable component of heavy metal detoxification in plants // Plant Cell Environ. 2016. V. 39. P. 1112. https://doi.org/10.1111/pce.12706Khoudi H. Significance of vacuolar proton pumps and metal/H+antiporters in plant heavy metal tolerance // Physiol. Plant. 2021. V. 173. P. 384. https://doi.org/10.1111/ppl.13447Дадали В.А., Тутельян В.А. Фитостерины-биологическая активность и перспективы практического применения // Успехи современной биологии. 2007. Т. 127. № 5. С. 458.Озолина Н.В., Гурина В.В., Капустина И.С., Спиридонова Е.В., Нурминский В.Н. Сравнение изменений в содержании стеринов плазмалеммы и тонопласта при окислительном и осмотических стрессах // Биологические мембраны. 2023. Т. 40. № 2. С. 147. https://doi.org/10.31857/S0233475523020056Валитова Ю.Н., Сулкарнаева А.Г., Минибаева Ф.В. Растительные стерины: многообразие, биосинтез, физиологические функции // Биохимия. 2016. Т. 81. № 8. С. 1050. https://doi.org/10.1134/S0006297916080046Ренкова А.Г., Хабибрахманова В.Р., Валитова Ю.Н., Мухитова Ф.К., Минибаева Ф.В. Действие стрессовых фитогармонов на метаболизм стеринов Triticum aestivum L. // Физиология растений. 2021. Т. 68. С. 279. https://doi.org/10.31857/S0015330321020159Rogowska A., Szakiel A. Enhancement of phytosterol and triterpenoid production in plant hairy root cultures-simultaneous stimulation or competition? // Plants. 2021. V. 10. P. 2028. https://doi.org/10.3390/plants10102028Спиридонова Е.В., Капустина И.С., Гурина В.В., Семёнова Н.В., Озолина Н.В. Изучение влияния ионов меди на состав фитостеринов вакуолярной мембраны Beta vulgaris L. // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. № 1. С. 76. https://doi.org/110.21285/achb.902 EDN: MAEZIW.Саляев Р.К., Кузеванов В.Я., Хаптагаев С.Б., Копытчук В.Н. Выделение и очистка вакуолей и вакуолярных мембран из клеток растений // Физиология растений. 1981. Т. 28. C. 1295.Folch J., Lees M., Sloan Stanley G.H. A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues // J. Biol. Chem. 1957. V. 226. P. 497. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)64849-5Malins D.C., Mangold H.K. Analysis of complex lipid mixtures by thin layer chromatography and complementary methods // J. Americ. Oil Chem. Soc.1960. V. 37. P. 576.Кейтс М. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов. Москва. Мир, 1975. 324 с.Дударева Л.В., Семенова Н.В., Нохсоров В.В., Рудиковская Е.Г., Петров К.А. Компонентный состав фитостеринов надземной части хвоща пестрого Equisétum variegatum Schleich. ex. Web., произрастающего в cеверо-восточной Якутии // Химия растительного сырья. 2020. Т. 2. С. 133. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020025555Гланц С. Медико-биологическая статистика. Москва: Практика, 1999. 459 с.Du Y., Fu X., Chu Y., Wu P., Liu Y., Ma L., Tian H., Zhu B. Biosynthesis and the roles of plant sterols in development and stress responses // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 2332. https://doi.org/10.3390/ijms23042332Ferrer A., Altabella T., Arró M., Boronat A. Emerging roles for conjugated sterols in plants // Progress in lipid research. 2017. V. 67. P. 27. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2017.06.002Silvestro L.D., Andersen T.G., Schaller H., Jensen P.E. Plant sterol metabolism. D7-sterol-C5-desaturase (STE1/DWARF7), D 5,7-sterol-D7-reductase (DWARF5) and D24-sterol-D24-reductase (DIMINUTO/DWARF1) show multiple subcellular localizations in Arabidopsis thaliana (Heynh) L. // PLoS One. 2013. V. 8. P. 56429. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0056429.Валитова Ю.Н., Ренкова А.Г., Минибаева Ф.В. β-ситостерин – природный антиоксидант // Экобиотех. 2020. Т. 3. № 2. С. 150. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2020-3-2-150-156Rozentsvet O.A., Kotlova E.R., Bogdanova E.S., Nesterov V.N., Senik S.V., Shavarda A.L. Balance of Δ5-and Δ7-sterols and stanols in halophytes in connection with salinity tolerance // Phytochem. 2022. V. 198. P. 113156. https://doi.org/ 10.1016/j.phytochem.2022.113156Семёнова Н.В., Шмаков В.Н., Константинов Ю.М., Дударева Л.В. Сравнительный анализ состава стеринов эмбриогенных и неэмбриогенных клеточных линий Larix sibirica ledeb // Физиология растений. 2023. T. 70. Р. 181. https://doi.org/10.31857/S0015330322600516Фаттахова Г.А., Канарский А.В. Сапонины как биологически активные вещества растительного происхождения // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 3. С. 196.Давидянц Э.С. Тритерпеновые гликозиды как регуляторы роста растений: потенциал и перспективы использования // Химия растительного сырья. 2023. № 1. С. 5. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230111368Augustin J.M., Kuzina V., Andersen S.B., Bak S. Molecular activities, biosynthesis and evolution of triterpenoid saponins // Phytochem. 2011. V. 72. P. 435. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.01.015Garza D.L., Hanashima S., Umegawa Y., Murata M., Kinoshita M., Matsumori N., Greimel P. Behavior of triterpenoid saponin ginsenoside Rh2 in ordered and disordered phases in model membranes consisting of sphingomyelin, phosphatidylcholine, and cholesterol // Langmuir. 2022. V. 38. P. 10478. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01261Saranya R., Aarthi R., Sankaran K. Simple and specific colorimetric detection of Staphylococcus using its volatile 2-[3-acetoxy-4,4,14-trimethylandrost-8-en-17-yl] propanoic acid in the liquid phase and head space of cultures // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015. V. 99. P. 4423. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6573-6Thakur R.S., Ahirwar B. A steroidal derivative from Trigonella foenum graecum L. that induces apoptosis in vitro and in vivo // J. Food Drug. Anal. 2019. V. 27. P. 231. https://doi.org/ 10.1016/j.jfda.2018.05.001van der Kolk M.R., Janssen M.A.C.H., Rutjes F.P.J.T., Blanco-Ania D. Cyclobutanes in small-molecule drug candidates // Chem. Med. Chem. 2022. V. 17. e202200020. https://doi.org/10.1002/cmdc.202200020Ramakrishna A., Ravishankar G.A. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants // Plant Signal. Behav. 2011. V. 6. P. 1720. https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17613