Ugrás a tartalomhoz

Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerek

dr. Horváth József - dr. Gáborjányi Richard

Mezőgazda Kiadó

Az aktív oxigénformák lehetséges keletkezési helye és módja

Az aktív oxigénformák lehetséges keletkezési helye és módja

Miután számos tudományos dolgozat született az AOF kémiájáról, keletkezésükről és a sejt antioxidáns-folyamatairól, kézenfekvővé vált a kérdés, hogy hol és hogyan keletkezik nagy mennyiségben az AOF.

A legvitatottabb dolgozatok a mai napig az AOF eredetének tanulmányozása során születnek. A részben bizonyított és részben feltételezéseken alapuló modellek közül a részleteiben legjobban ismert „NADPH-oxidáz” rendszer számos analógiát mutat az állati fagocita sejtekben található rendszerrel. Egy másik, részben hipotetikus modell, a pH-függő „sejtfal-peroxidáz” rendszer. AOF-termelő képességet tulajdonítanak a „csíra/oxalát oxidáz” rendszernek, amely hidrogén-peroxidot termel a behatoló kórokozó ellen, de nem történik oxidatív robbanás, valamint a xantin-oxidáznak, amely enzim oxigént használ fel a xantin oxidálására, szuperoxid és húgysav keletkezése közben. A „lipoxigenázt” szintén lehetséges AOF-forrásnak tekintették, azonban kiderült, hogy az AOF termelődése megelőzi a lipoxigenáz aktiválódását.

Az oxidatív robbanás során keletkező aktív oxigénformákat képző NADPH-oxidáz rendszer a plazmamembránban található (99. ábra), aktiválódását számos egyéb folyamat előzi meg. Ezek a folyamatok részei a jelátadási rendszernek, amelyen keresztül a NADPH-oxidáz is aktiválódik. Az így keletkező aktív oxigénformák egyéb anyagcsere-folyamatokat aktiválnak, amelyek bizonyos rezisztenciagének transzkripciójának aktiválásához és sejthalálhoz is vezethetnek. A modell hipotetikus, leegyszerűsített működési elve a következő: a plazmamembránban található receptormolekula (Rp) egy elicitor- molekulát ismer fel, ezt a guanozin-trifoszfát (GTP)-kötött ún. „G-fehérje” aktiválása, az ioncsatornák megnyitása (a Ca2+ és a H+ beáramlása, valamint a K+ kiáramlása és ezáltal a citoplazma savasodása) követi. A protein-kinázok és protein-foszfatázok, valamint a foszfolipázok is valószínűsíthetően részt vesznek az aktív oxigénformákat létrehozó NADPH-oxidáz rendszer aktiválásában.

99. ábra - Az aktív oxigénformák szerepe a növényben lejátszódó folyamatok aktiválásában. RP = receptormolekulák, G = G-protein, SA = szalicilsav, SA = szalicilát gyök, BA2H = benzoesav-2-hidroxiláz, + = pozitív hatás, – = negatív hatás [Hammond-Kosack és Jones, 1996 után módosítva]

Az aktív oxigénformák szerepe a növényben lejátszódó folyamatok aktiválásában. RP = receptormolekulák, G = G-protein, SA = szalicilsav, SA• = szalicilát gyök, BA2H = benzoesav-2-hidroxiláz, + = pozitív hatás, – = negatív hatás [Hammond-Kosack és Jones, 1996 után módosítva]


A hidrogén-peroxid (H2O2) keletkezésének egy másik lehetősége, a pH-függő sejtfal peroxidáz-modellje, bár ellentmond az előbbinek, ugyanúgy nem zárja ki a jelátadási ösvényen keresztüli aktiválódást, hangsúlyozva a plazmamembrán és a sejtfal közötti felület komponenseinek fontosságát. Összegezve megállapítható, hogy az elicitormolekulát itt is ugyanúgy egy receptor molekula érzékeli, ezt követi az ionoknak az ioncsatornákon keresztüli áramlása (Ca2+, K+, H+, Cl), ami a plazmamembrán külső felületének átmeneti alkalizációját eredményezi, ezt pedig már a sejtfal kötött peroxidáz-aktiválódása követi.

Az AOF termelődéséről szóló első növénybiológiai tanulmány 1983-ban látott napvilágot, ahol egy burgonyagumó szövetében végbemenő hiperszenzitív reakció (HR) során észlelték a szuperoxid (O2) termelődését. Továbbá megállapították, hogy az ilyen reakció csak az inkompatibilis gazda–parazita kapcsolatra jellemző (Doke, 1983).

Az AOF keletkezésének módját növény–baktérium sejtszuszpenzióban sikerült vázolni, egy inkompatibilis és egy kompatibilis gazda–parazita kapcsolat összehasonlításával. Megállapították, hogy az AOF keletkezésének két fázisát, hullámát lehet megkülönböztetni. Az első fázis egy aránylag rövid, nem specifikus reakció következtében jön létre, mind a kompatibilis, mind az inkompatibilis gazda–parazita kapcsolatban, míg a második fázis hosszabb és specifikusan jellemző az inkompatibilis kapcsolatra (100. és 101. ábra). Az inokulum baktériumszámának növelése (107 108 cfu/ml) maga után vonta az AOF mennyiségének növekedését az első fázisban, ugyanakkor a második fázisban azok csökkenése következett be (Baker et al., 1991). Ez a ellentmondás az első fázisban megnövekedő antioxidáns-kapacitás következménye.

100. ábra - Az aktív oxigénformák kétfázisú termelődése kórokozó–növény kapcsolatban [Baker és Orlandi, 1995 után]

Az aktív oxigénformák kétfázisú termelődése kórokozó–növény kapcsolatban [Baker és Orlandi, 1995 után]


101. ábra - Az AOF termelődése (A, B) és sejthalál (C, D) a P.s. tabaci (Pseudomonas syringae pv. tabaci) és P.s. gly. (Pseudomonas syringae pv. glycinea) 4-es és 6-os rasszával fertőzött dohány- és szója-sejtkultúrákban. Inkompatibilis (teli szimbólumok) és kompatibilis (üres szimbólumok) gazda–parazita kapcsolatok [Baker és Orlandi, 1995 után]

Az AOF termelődése (A, B) és sejthalál (C, D) a P.s. tabaci (Pseudomonas syringae pv. tabaci) és P.s. gly. (Pseudomonas syringae pv. glycinea) 4-es és 6-os rasszával fertőzött dohány- és szója-sejtkultúrákban. Inkompatibilis (teli szimbólumok) és kompatibilis (üres szimbólumok) gazda–parazita kapcsolatok [Baker és Orlandi, 1995 után]