Доклады Академии наукДоклады Академии наукДоклады Академии наук0869-5652The Russian Academy of Sciences1776610.31857/S0869-56524886673-676Biochemistry, biophysics, molecular biologyБиохимия, биофизика, молекулярная биологияResearch ArticleComparative analysis of the biosynthesis of isoprenoid and aromatic cytokininsСравнительный анализ биосинтеза ароматических и изопреноидных цитокининовOslovskyV. E.ОсловскийВ. Е.
Russian Federation
smikh@eimb.ruSavelievaE. M.СавельеваЕ. М.
Russian Federation
smikh@eimb.ruDrenichevM. S.ДреничевМ. С.
Russian Federation
smikh@eimb.ruRomanovG. A.РомановГ. А.
Russian Federation
smikh@eimb.ruMikhailovS. N.МихайловС. Н.
Russian Federation
smikh@eimb.ruEngelhardt Institute of Molecular Biology of the Russian Academy of SciencesИнститут молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта Российской академии наукK.A. Timiryazev Institute of Plant Physiology of the Russian Academy of SciencesИнститут физиологии растений имени К.А. Тимирязева Российской академии наук3010201948866736761411201914112019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019, Российская академия наук2019Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-5652/article/view/17766

To compare the biosynthesis pathways of aromatic and isoprenoid cytokinins, a series of nucleoside derivatives of natural cytokinins was synthesized and their cytokinin activity was determined in a test system based on the model plant Arabidopsis thaliana. Cytokinin nucleosides are known to lack the hormonal activity until cleaving the ribose moiety at the position 9. Our experiments have shown that both ribo- and 5′-deoxyribo derivatives of N 6-isopentenyladenine were able to turn into active cytokinins in planta exhibiting cytokinin activity. By contrast, 5′-deoxy nucleosides of aromatic cytokinins did not show similar activity. Since 5′-deoxy nucleosides cannot phosphorylate in vivo, the direct pathway of active cytokinin formation by cleavage of nucleotides is blocked here. The detected activity in 5′-deoxy nucleosides of isoprenoid cytokinins and the lack of the activity in 5′-deoxy nucleosides of aromatic cytokinins indicates a difference in the biosynthesis of these compounds.

С целью сравнительного изучения путей биосинтеза ароматических и изопреноидных цитокининов получена серия нуклеозидных производных природных цитокининов и определена их гормональная активность в тест-системе на основе проростков Arabidopsis thaliana. Известно, что цитокининовые нуклеозиды не обладают гормональной активностью и приобретают её только после удаления остатка рибозы в N 9-положении. Опыты показали, что рибо- и 5′-дезоксирибопроизводные N 6-изопентенил-аденина способны превращаться в активный цитокинин in planta и проявляли цитокининовую активность, в то время как 5′-дезоксинуклеозиды ароматических цитокининов были неактивными. Поскольку 5′-дезоксинуклеозиды не способны фосфорилироваться in vivo, прямой путь образования активных цитокининов за счёт расщепления нуклеотидов становится невозможным. Обнаружение активности 5′-дезоксинуклеозидов изопреноидных цитокининов и отсутствие активности у 5′-дезоксинуклеозидов ароматических цитокининов указывает на различие в их биосинтезе.

cytokininsbiosynthesiscytokinin nucleosidescytokinin activityцитокининыбиосинтезцитокининовые нуклеозидыцитокининовая активностьThis work was supported by the RFBR grants No. 18-34-00084 and No. 17-04-00969.Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 18-34-00084 и № 17-04-00969. Sakakibara H. // Annu. Rev. Plant Biol. 2006. V. 57. P. 431-449. Romanov G.A. // Rus. J. Plant Physiol. 2009. V. 56. P. 268-290. Lomin S.N., Krivosheev D.M., et al. // J. Exp. Bot. 2015. V. 66. P. 1851-1863. Savelieva E.M., Oslovsky V.E., et al. // Phytochemistry. 2018. V. 149. P. 161-177. Kamínek M. // J. Plant Growth Regul. 2015. V. 34. P. 723-739. Komada-Nobusada T., Sakakibara H. // Phytochemistry. 2009. V. 70. P. 444-449. Drenichev M.S., Oslovsky V.E., et al. // Eur. J. Med. Chem. 2016. V. 111. P. 84-94. Jordheim L.P., Durantel D., et al. // Nat. Rev. Drug Discov. 2013. V. 12. P. 447-464. Romanov G.A., Kieber J.J., Schmülling T. // FEBS Lett. 2002. V. 515. P. 39-43. Abusamhadneh E., McDonald N.E., Kline P.C. // Plant Science. 2000. V. 153. P. 25-32. Chen C.M., Kristopeit S.M. // Plant Physiol. 1981. V. 68. P. 1020-1023.