a kettes fotokémiai rendszer fotoinhibÍciója során keletkező szingulett oxigén azonosÍtása in vivo

 

Hideg Évaa, Kálai Tamásb, Ogawa Ken’ichic, Vass Imrea, Hideg Kálmánb és Asada Kozid

 

aMTA Szegedi Biológia Központ, Növénybiológiai Intézet

bPTE Általános Orvostudományi Kar, Szerves és Gyógyszerkémiai Intézet

cResearch Institute for Biological Sciences Okayama (RIBS), Okayama, Japan

dFukuyama University, Faculty of Engineering, Department of Biotechnology, Fukuyama, Japan

 

A fotoszintetikus elektron transzport feldolgozó képességét meghaladó mennyiségű energiájú megvilágítás oxidatív stresszt okoz. A károsodás első lépése a kettes fotokémiai rendszer (PS II) elektron transzport gátlása és reaktív oxigén formák (ROS) keletkezése. Ezt a PS II reakció centrumát alkotó egyik protein (a D1) lebomlása és további membrán károsodás követi. Amennyiben a gátlás az elektron transzport akceptor oldalán következik be, ez elősegíti a reakciócentrum klorofill triplett állapotba kerülését, ami aerób körülmények között szingulett oxigén keletkezéséhez vezet [1]. A fotoinhibíció során keletkező szingulett oxigént mind in vitro (izolált tilakoid membránokban [2]) mind in vivo (levelekben [3]) sikerült azonosítanunk.

A fotoinhibíción kívül a növényeket sokféle más, a fotoszintézist gátló stressz hatás érheti. Szabadföldi körülmények között ezek legtöbbször fényben következnek be. Ezért érdekes annak vizsgálata, hogy a szingulett oxigén képződéshez vezető állapotot a fotoszintetikus elektron transzport feldolgozó képességének más (nem fény-) stressz okozta csökkenése és a gyengébb (önmagában fotoinhibíciót nem okozó) megvilágítás együttesen is előidézheti-e? A fluoreszcencia kioltás alapján in vivo detektálást is lehetővé tevő szingulett oxigén jelzőt [3,4] alkalmazva megmutattuk, hogy ez sem UV-B (280-320 nm) sugárzás, sem alacsony hőmérséklet, sem pedig paraquat hatására bekövetkező abiotikus stressz során nem következik be [5]. Ugyan a csak fénnyel elért stressznél kisebb mennyiségben keletkezik szingulett oxigén, de ez nem az inaktívált PS II centrumokból származott [5]. Eredményünk azt példázza, hogy ugyan a fotoszintézist érintő különböző oxidatív stressz körülmények előrehaladtukkal hasonló hatásokat hoznak létre (PS II aktivitás vesztés, protein, pigment és membrán lipid károsodás, stb.), kezdeti mechanizmusuk jelentősen eltérhet.

A fluoreszcens jelölők alkalmazásával pásztázó laser mikroszkópia segítségével a szingulett oxigén képződést fotoinhibíciónak kitett levelek kloroplasztiszaiban in situ is követhetjük [6].

 

[1] Vass,I., Styring,S., Hundall,T., Koivuniemi,A., Aro,E.-M. and Andersson,B. (1992) Proc Natl Acad Sci. USA: 89, 1408-1412

[2] Hideg,É., Spetea,C., Vass,I. (1994) Biochim. Biophys. Acta 1186, 143-152.

[3] Hideg,É., Kálai,T., Hideg,K. and Vass,I. (1998) Biochemistry, 37, 11405-11411.

[4] Kálai,T., Hideg,É., Vass,I. and Hideg,K. (1998) Free Rad. Biol. Med., 24, 649-652.

[5] Hideg,É., Kálai,T., Hideg,K., Vass,I. (2000) Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. 355, 1511-1516

[6] Hideg,É., Ogawa,K., Kálai,T., Hideg,K. (2001) Physiol. Plantarum, 112, 10-13

 

TéT Jap-8/98, FKFP 0252/1999