Цикл фитоглобина и оксида азота

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Цикл фитоглобина и оксида азота - метаболический путь, который индуцируется в растениях в условиях недостатка кислорода и является альтернативой гликолитической ферментации. В этом цикле оксид азота (NO) метаболизируется с участием фитоглобина (Pgb)[1]. Цикл обеспечивает поддержание энергетического статуса растений в условиях ограниченного доступа кислорода[2]. Фитоглобин действует как компонент терминальной диоксигеназной системы, в которой образуется нитрат-ион в результате реакции оксигенированного фитоглобина с NO. Фитоглобины класса 1 индуцируются у растений в условиях гипоксии, связывают кислород при наномолярных концентрациях и могут эффективно метаболизировать NO при клеточных концентрациях кислорода, которые значительно ниже требуемых для функционирования цитохром с-оксидазы. В ходе реакции фитоглобин окисляется до метфитоглобина, который должен быть далее восстановлен для обеспечения непрерывной работы цикла[3][4]. Нитрат восстанавливается до нитрита нитратредуктазой, тогда как NO образуется, в основном, за счет анаэробного восстановления нитрита, которое может происходить в митохондриях с помощью комплекса III и комплекса IV в отсутствие кислорода, в побочной реакции нитратредуктазы[5] или электронтранспортными белками на плазматической мембране[6]. Общая последовательность реакций цикла приводит к окислению NADH и может способствовать поддержанию уровня АТФ в условиях глубокой гипоксии[7]. Функционирование цикла дает объяснение наблюдению Б.Б. Вартапетяна, что митохондрии растений в гипоксических условиях сохраняют ультраструктуру в присутствии нитрата[8].


Примечания

  1. ↑ Igamberdiev A.U., Baron K., Manac'h-Little N., Stoimenova M., Hill R.D. The haemoglobin/nitric oxide cycle: involvement in flooding stress and effects on hormone signalling (англ.) // Annals of Botany : journal. — 2005. — Vol. 96, no. 4. — P. 557—564. — doi:10.1093/aob/mci210. — PMID 16027133.
  2. ↑ Gupta K.J., Igamberdiev A.U. The anoxic plant mitochondrion as a nitrite: NO reductase (англ.) // Mitochondrion : journal. — 2011. — Vol. 11, no. 4. — P. 537—543. — doi:10.1016/j.mito.2011.03.005. — PMID 21406251.
  3. ↑ Igamberdiev A.U., Bykova N.V., Hill R.D. Nitric oxide scavenging by barley hemoglobin is facilitated by a monodehydroascorbate reductase-mediated ascorbate reduction of methemoglobin (англ.) // Planta : journal. — 2006. — Vol. 223, no. 5. — P. 1033—1040. — doi:10.1007/s00425-005-0146-3. — PMID 16341544.
  4. ↑ Jokipii-Lukkari S., Kastaniotis A.J., Parkash V., Sundström R., Leiva-Eriksson N., Nymalm Y., Blokhina O., Kukkola E., Fagerstedt K.V., Salminen T.A., Läärä E., Bülow L., Ohlmeier S., Hiltunen J.K., Kallio P.T., Häggman H. Dual targeted poplar ferredoxin NADP(+) oxidoreductase interacts with hemoglobin 1 (англ.) // Plant Science : journal. — Elsevier, 2016. — Vol. 247. — P. 138—149. — doi:10.1016/j.plantsci.2016.03.013. — PMID 27095407.
  5. ↑ Yamasaki H., Sakihama Y. Simultaneous production of nitric oxide and peroxynitrite by plant nitrate reductase: in vitro evidence for the NR-dependent formation of active nitrogen species (англ.) // FEBS Letters[англ.] : journal. — 2000. — Vol. 468, no. 1. — P. 89—92. — doi:10.1016/S0014-5793(00)01203-5. — PMID 10683447.
  6. ↑ Stöhr C., Strube F., Marx G., Ullrich W.R., Rockel P. A plasma membrane-bound enzyme of tobacco roots catalyses the formation of nitric oxide from nitrite (англ.) // Planta : journal. — 2001. — Vol. 212, no. 5—6. — P. 835—841. — doi:10.1007/s004250000447. — PMID 11346959.
  7. ↑ Stoimenova M., Igamberdiev A.U., Gupta K.J., Hill R.D. Nitrite-driven anaerobic ATP synthesis in barley and rice root mitochondria (англ.) // Planta : journal. — 2007. — Vol. 226, no. 2. — P. 465—474. — doi:10.1007/s00425-007-0496-0. — PMID 17333252.
  8. ↑ Vartapetian B.B., Polyakova L.I. Protective effect of exogenous nitrate on the mitochondrial ultrastructure of Oryza sativa coleoptiles under strict anoxia (англ.) // Protoplasma. — 1999. — Vol. 206, iss. 1—3. — P. 163—167. — ISSN 1615-6102 0033-183X, 1615-6102. — doi:10.1007/BF01279263.