RESUMEN
Melatonin is a signaling molecule that mediates multiple stress-dependent reactions. Under photooxidative stress conditions generating intensive ROS production, exogenous melatonin (50 µM) contributed to maintaining the expression of mitochondrial encoded genes and up-regulation of RNA-polymerase genes RPOTm and RPOTmp, operating through the CAND2 receptor and α-subunit of the heterotrimeric G protein GPA1 coupled with CAND2. Unlike wild-type plants, mutants with defective CAND2 and GPA1 genes exhibited no decrease in the alternative pathway of leaf respiration, as well as the activity of an alternative oxidase, and the expression of the AOX1a gene. At the same time, the protective effect of exogenous melatonin on some physiological indicators did not depend on the receptor and was associated with the direct antioxidant function of the regulator. Thus, melatonin under photooxidative stress conditions can act as an antioxidant and as a hormone capable of regulating the expression of nuclear and organelle genes through the components of melatonin signal perception.
Asunto(s)
Proteínas de Arabidopsis , Regulación de la Expresión Génica de las Plantas , Genes Mitocondriales , Melatonina , Receptores Acoplados a Proteínas G , Arabidopsis , Proteínas de Arabidopsis/genética , Expresión Génica , Melatonina/metabolismo , Melatonina/farmacología , Receptores Acoplados a Proteínas G/genética , Receptores de Melatonina/metabolismoRESUMEN
The effect of melatonin on respiration and production (release) of hydrogen peroxide during succinate oxidation in mitochondria isolated from lupine cotyledons and epicotyls of pea seedlings was studied. It was shown for the first time that melatonin (10-7-10-3 M) had a significant inhibitory effect on the production of peroxide by plant mitochondria, which was characterized by concentration dependence and species specificity. At the same time, melatonin (at a concentration of up to 100 µM) had virtually no effect on mitochondrial respiration rate and respiratory control coefficient. The results confirm the antioxidant function of melatonin and indicate that it is involved in the regulation of ROS levels and maintenance of redox balance in plant mitochondria.
Asunto(s)
Lupinus/citología , Melatonina/farmacología , Mitocondrias/efectos de los fármacos , Mitocondrias/metabolismo , Peróxidos/metabolismo , Pisum sativum/citología , Relación Dosis-Respuesta a Droga , Lupinus/efectos de los fármacos , Pisum sativum/efectos de los fármacos , Ácido Succínico/metabolismoAsunto(s)
Mitocondrias/fisiología , Mitocondrias/ultraestructura , Pisum sativum/fisiología , Pisum sativum/ultraestructura , Plantones/fisiología , Plantones/ultraestructura , Estrés Fisiológico/fisiología , Frío , Mitocondrias/efectos de los fármacos , Pisum sativum/efectos de los fármacos , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Reguladores del Crecimiento de las Plantas/farmacología , Plantones/efectos de los fármacos , Estrés Fisiológico/efectos de los fármacos , Triazinas/farmacología , Agua/metabolismoRESUMEN
Experimental data on the mitochondrial ultrastructure and tissue respiration in root apex as well as metabolic activity of the organelles isolated from pea seedling roots after 5-day of clinorotation are presented. It was shown that mitochondrial condensation in the distal elongation zone correlated with an increased rate of oxygen uptake on 7%. We also observed increase in rate of malate oxidation and respiratory control ratio increased simultaneously with a decreased in efficiency of oxidative phosphorylation. Such character of mitochondrial rearrangements in simulated microgravity is assumed to be a consequence of adaptation to these conditions.
Asunto(s)
Mitocondrias/metabolismo , Pisum sativum/metabolismo , Células Vegetales/metabolismo , Raíces de Plantas/metabolismo , Plantones/metabolismo , Adenosina Trifosfato/biosíntesis , Respiración de la Célula/fisiología , Malatos/metabolismo , Microscopía Electrónica , Mitocondrias/ultraestructura , Fosforilación Oxidativa , Pisum sativum/ultraestructura , Raíces de Plantas/ultraestructura , Polarografía , Rotación , Plantones/ultraestructura , Simulación de IngravidezAsunto(s)
Proteínas del Complejo de Cadena de Transporte de Electrón/metabolismo , Regulación de la Expresión Génica de las Plantas/fisiología , Genes Mitocondriales/fisiología , Lupinus/genética , Ácido Salicílico/metabolismo , Transcripción Genética/fisiología , Cotiledón/efectos de los fármacos , Cotiledón/metabolismo , Proteínas del Complejo de Cadena de Transporte de Electrón/efectos de los fármacos , Proteínas del Complejo de Cadena de Transporte de Electrón/genética , Regulación de la Expresión Génica de las Plantas/efectos de los fármacos , Genes Mitocondriales/efectos de los fármacos , Lupinus/metabolismo , Mitocondrias/efectos de los fármacos , Mitocondrias/metabolismo , Reguladores del Crecimiento de las Plantas/química , Reguladores del Crecimiento de las Plantas/metabolismo , Ácido Salicílico/química , Ácido Salicílico/farmacología , Transcripción Genética/efectos de los fármacosAsunto(s)
Frío , Sequías , Ácidos Grasos/metabolismo , Peroxidación de Lípido/fisiología , Membranas Mitocondriales/metabolismo , Pisum sativum/metabolismo , Plantones/metabolismo , Ácidos Grasos/análisis , Peroxidación de Lípido/efectos de los fármacos , Membranas Mitocondriales/química , Membranas Mitocondriales/efectos de los fármacos , Pisum sativum/crecimiento & desarrollo , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Plantones/efectos de los fármacos , Triazinas/farmacologíaAsunto(s)
Peroxidación de Lípido/efectos de los fármacos , Mitocondrias/metabolismo , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Pisum sativum/metabolismo , Reguladores del Crecimiento de las Plantas/farmacología , Pirimidinas/farmacología , Semillas/metabolismo , Triazinas/farmacología , Agua/metabolismo , Sequías , Germinación/efectos de los fármacos , Mitocondrias/efectos de los fármacos , Extractos Vegetales/metabolismo , Plantones/efectos de los fármacos , Plantones/crecimiento & desarrollo , Semillas/efectos de los fármacosAsunto(s)
Ácidos Grasos/metabolismo , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Pisum sativum/efectos de los fármacos , Pisum sativum/metabolismo , Triazinas/farmacología , Sequías , Ácidos Grasos/análisis , Ácidos Grasos/química , Ácidos Grasos Insaturados/análisis , Ácidos Grasos Insaturados/química , Ácidos Grasos Insaturados/metabolismo , Lípidos de la Membrana/metabolismo , Membranas Mitocondriales/efectos de los fármacos , Membranas Mitocondriales/metabolismo , Pisum sativum/crecimiento & desarrollo , Reguladores del Crecimiento de las Plantas/farmacología , Plantones/efectos de los fármacos , Plantones/metabolismo , Estrés FisiológicoAsunto(s)
Organofosfonatos/farmacología , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Plantas/efectos de los fármacos , Triazinas/farmacología , Animales , Catálisis , Frío , Electrones , Cinética , Mitocondrias Hepáticas/efectos de los fármacos , Mitocondrias Hepáticas/metabolismo , Organofosfonatos/química , Reguladores del Crecimiento de las Plantas/metabolismo , Raíces de Plantas/efectos de los fármacos , Raíces de Plantas/metabolismo , Ratas , Semillas/metabolismo , Agua/metabolismoAsunto(s)
Membrana Celular/efectos de los fármacos , Mitocondrias Hepáticas/efectos de los fármacos , Mitocondrias/efectos de los fármacos , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Triazinas/farmacología , Animales , Beta vulgaris/citología , Beta vulgaris/efectos de los fármacos , Transporte de Electrón/efectos de los fármacos , Metabolismo Energético/efectos de los fármacos , Microsomas Hepáticos/efectos de los fármacos , Raíces de Plantas/citología , Raíces de Plantas/efectos de los fármacos , RatasAsunto(s)
Membrana Celular/metabolismo , Ácidos Fosfínicos/farmacología , Raíces de Plantas/efectos de los fármacos , Triazinas/farmacología , Animales , Beta vulgaris/efectos de los fármacos , Membrana Eritrocítica/efectos de los fármacos , Ratones , Ratones Endogámicos , Microsomas Hepáticos/efectos de los fármacos , Mitocondrias Hepáticas/efectos de los fármacos , Membranas Mitocondriales/metabolismo , Ratas , Ratas EndogámicasRESUMEN
Incubation of cells of the cyanobacterium Spirulina platensis under conditions of exposure to low-intensity (2-3 microE m-2 s-1) red light, which was predominantly absorbed by photosystem I (PS I), caused atypical adaptation changes. Invariable pigment composition and stoichiometry of photosystems was observed in the cells incubated under these conditions against the background of a decrease in the rate of photosynthetic fixation of CO2 (by one-half) and a 1.5-fold increase in the rate of dark respiration relative to cells incubated under conditions of exposure to green light. Comparison of these data with a high rate of dark relaxation of P700+ in the presence of diuron suggests that deficiency of reduced equivalents at the donor side of PS I in the Spirulina cells exposed to red light is compensated by electron supply from the respiratory chain NAD(P)H dehydrogenase complex.