Эффект взаимодействия целита (SiO2) с мРНК из зелёных и этиолированных проростков яровой пшеницы

Более детальное изучение влияния целита (SiO2) на изменение стабильности мРНК было проведено на РНК из проростков яровой пшеницы с использованием олигонуклеотидного зонда к мРНК гена waxy.

В процессе хранения препаратов суммарной высокополимерной РНК из проростков пшеницы в течение шести недель в жидком азоте выход поли-(А)±мРНК снизился с 2,12 до 1,11% у зелёных и с 2,14 до 0,89% у этиолированных проростков. Большая нестабильность мРНК этиолированных проростков — характерная фотопериодическая черта яровых пшениц, у озимых наоборот: свет дестабилизирует суммарную мРНК клетки.

Обработка целитом прогретых и непрогретых препаратов суммарной РНК из зелёных и этиолированных проростков пшеницы с исходным соотношением (А)n65o/(A)n35o практически не вносила изменений в выход поли-(А)±мРНК. Однако по мере укорочения поли-(А)-последовательностей происходило увеличение выхода поли-(А)+±мРНК после обработки целитом на 24 и 29% соответственно. Одновременный прогрев и обработка целитом таких препаратов РНК увеличивали выход поли-(А)+±мРНК до 45% (табл. 2). Очевидно, по мере укорочения поли-(А)-последовательностей происходит изменение пространственной структуры мРНК — ассоциированные с ней белки (или катионы магния) становятся доступными для адсорбции целитом.

Несмотря на то, что в экспериментах не определялась величина полиаденилирования специфической мРНК waxy, а для характеристики препаратов использовали соотношения (А)n65o/(A)n35o, определённые для общего пула полиаденилированных мРНК, совершенно очевидно, что при количественном преобладании молекул с длинными поли (А)-хвостами большое значение для стабилизации мРНК во время обработки целитом имеет прогрев. При этом увеличивался выход поли-(А)+±мРНК waxy до 47% у зелёных и до 80% у этиолированных проростков.

Прогревание, усиливая уже начавшийся процесс расплавления вторичной структуры, способствует повышению эффективности стабилизации мРНК целитом. Дальнейшее изменение соотношения полиаденилированных молекул РНК в сторону короткохвостовых приводило к тому, что прогрев значительно снижал выход поли-(А)+±мРНК. Однако целит и в этом случае эффективно предотвращает мРНК от деградирующего влияния повышенной температуры. Вместе с тем эффективность стабилизации целитом таких мРНК в отсутствие прогрева значительно ниже по сравнению с длиннохвостовыми молекулами возможно из-за того, что распад большей части мРНК, зависящий от деаденилирования, уже произошёл в ходе хранения суммарной РНК.

Таблица 2. Влияние целита на выход поли-(А)+±мРНК из зелёных и этиолированных проростков яровой пшеницы при аффинной хроматографии на поли-(У)-сефарозе в зависимости от соотношения мРНК с длинными и короткими поли-(А)-последовательностями на 3'-конце молекул, % от контроля [21].

Прогревание, усиливая уже начавшийся процесс расплавления вторичной структуры, способствует повышению эффективности стабилизации мРНК целитом. Дальнейшее изменение соотношения полиаденилированных молекул РНК в сторону короткохвостовых приводило к тому, что прогрев значительно снижал выход поли-(А)+±мРНК. Однако целит и в этом случае эффективно предотвращает мРНК от деградирующего влияния повышенной температуры. Вместе с тем эффективность стабилизации целитом таких мРНК в отсутствие прогрева значительно ниже по сравнению с длиннохвостовыми молекулами возможно из-за того, что распад большей части мРНК, зависящий от деаденилирования, уже произошёл в ходе хранения суммарной РНК.

Результаты гибридизации с олигонуклеотидным зондом к мРНК гена waxy также свидетельствует о взаимосвязи деаденилирования, пространственной структуры и возможного участия белка в распаде мРНК waxy (таблица 3).

Сравнивая удельную радиоактивность образцов РНК с разной степенью полиаденилирования, можно отметить, что при изменении соотношения (А)n65o/(A)n35o от максимально значения до минимального содержание мРНК waxy падает на 80% от исходного уровня у этиолированных проростков и только на 35% у зелёных проростков, т. е. мРНК waxy более стабильна у зелёных проростков, чем у этиолированных.

Таблица 3. Влияние целита на выход поли-(А)+±мРНК waxy из зелёных и этиолированных проростков яровой пшеницы при аффинной хроматографии на поли-(У)-сефарозе в зависимости от соотношения мРНК с длинными и короткими поли-(А)-последовательностями на 3'-конце молекул, % от контроля [21].

Возможно, это является одним из факторов, определяющих повышение экспрессии гена waxy в проростках яровой пшеницы под действием света. Вместе с тем снижение содержания суммарной поли-(А)+±мРНК при этих же условиях происходило на 45 и 55% соответственно. Таким образом, стабильность мРНК waxy у этиолированных проростков ниже средней стабильности пула мРНК, в то время как в зелёных проростках стабильность этой специфической мРНК выше средней стабильности мРНК клетки [21].

Естественно, степень деградации РНК была прямо пропорциональна температуре и времени инкубации. Так, инкубация препаратов суммарной РНК 5 мин при 65оС или 3 ч при 36оС давали аналогичные результаты по эффективности деаденилирования и распада суммарной поли-(А)-мРНК проростков и они были схожи с соответствующими изменениями полиаденилирования мРНК зеина 19 кДа созревающего зерна кукурузы (таблица 4). Ранее аналогичная зависимость распада от температуры была описана для РНК животных [26].

Таблица 4. Влияние Mg++ и целита на эффективность деаденилирования и распад суммарной поли-(А)+мРНК проростков пшеницы и ген-специфической мРНК зеина 19 кДа созревающего зерна кукурузы (Z19-мРНК, 20-й день после опыления) в ommp-системе [2б].

Примечание. А — температурная обработка РНК, Б — наличие Mg++,.

В — обработка РНК целитом;

" +" - наличие обработки, «-» — отсутствие обработки.