7.

Reaktív oxigén növényekben: újabb mérési lehetőségek

 

Barta Csengelea, Kálai Tamásb, Sár Cecíliab, Hideg Kálmánb, Vass Imrea és Hideg Évaa

 

aMTA Szegedi Biológia Központ, Növénybiológiai Intézet

bPTE Altalános Orvostudományi Kar, Szerves és Gyógyszerkémiai Intézet

 

A növényeket sokféle stresszhatás érheti. Ezek egy része természetes eredetű (pl. a fotoszintetikus elektron transzport feldolgozó képességét meghaladó mennyiségű megvilágítás okozta fotoinhibíció, az UV sugárzás, a megszokottól jelentősen eltérő hőmérséklet vagy vízmennyiség), mások mesterségesek (pl. egyes herbicidek vagy egyes környezetszennyező anyagok hatása. Stressz körülmények hatása összetett, egy fontos jellemző a fotoszintetikus aktivitás és ezzel a bioprodukció csökkenése. A felsorolt folyamatok valamennyien oxidatív károsodást okoznak, vagyis reaktív oxigén formák (ROS) és különböző szabad gyökök vesznek részt bennük. Ezek jelenlétének közvetlen kísérleti kimutatása, kémiai természetük és mennyiségük jellemzése a fotoszintézis és a stressz kutatás fontos része.

Munkánk során olyan, ún. kettős jelölő vegyületeket vizsgáltunk, amelyek alkalmasak lehetnek a ROS levelekben történő kimutatására. A kettős jelölők egy fluoreszkáló csoportot és egy paramágnesessé alakítható pro-radikál részt tartalmaznak. ROS molekulával reagálva az utóbbi gyökcsapdaként működik és nitroxid gyökké alakul, ami ESR spektroszkópiával figyelhető meg. Az átalakulás befolyásolja a molekula szerkezetét is, ami a fluoreszcencia részleges kioltódásához vezethet [1]. Ez utóbbi tulajdonság lehetővé teszi, hogy ezeket a jelzőket olyan körülmények között is felhasználjuk ROS kimutatására, amikor ESR spektroszkópia alkalmazására technikai (pl. a növények nagy víztartalmú leveleiben) vagy egyéb okokból nincs lehetőség.

A kettős jelölők tervezésénél lényeges szempont annak ismerete, hogyan befolyásolja a molekula szerkezete a csapdázás hatékonyságát illetve a keletkezett addukt stabilitását. Az alkalmazandó vegyületek természetesen nem lehetnek toxikusak és nem befolyásolhatják a fotoszintetikus aktivitást. A stressz vizsgálatokban különösen fontos a kettős jelző szelektivitása, reaktivitása a különböző reaktív oxigén formákkal szemben.

Egy korábban leírt, danzil csoportot tartalmazó szingulett oxigén jelzőt [1,2] már sikeresen alkalmaztunk in vivo körülmények között [2,3]. Most újabb kettős jelölőkről és ezek alkalmazhatóságát vizsgáló kísérleteink kezdeti lépéseiről számolunk be. Megvizsgáltuk, hogyan befolyásolja a jelző stabilitását és reaktivitását a fluoreszcens csoport és a pro-radikál távolsága illetve a pro-radikál gyűrű tagszáma. Danzil alapú jelzők mellett más ftálimidet, illetve rhodamint tartalmazókat is megvizsgáltunk.

 

[1] Kálai,T., Hideg,É., Vass,I. and Hideg,K. (1998) Double (fluorescent and spin) sensors for detection of reactive oxygen species in the thylakoid membrane. Free Rad. Biol. Med., 24, 649-652.

[2] Hideg,É., Kálai,T., Hideg,K. and Vass,I. (1998) Photoinhibition of photosynthesis in vivo results in singlet oxygen production. Detection via nitroxide-induced fluorescence quenching in broad bean leaves. Biochemistry, 37, 11405-11411.

[3] Hideg,É., Vass,I. Kálai,T, and Hideg,K. (2000) Singlet oxygen detection with sterically hindered amine derivatives in plants under light stress. Meth. Enzymol., 319, 77-85.

 

FKFP 0252/1999, OTKA T-030262