Zmiany aktywności dehydrogenazy glutaminianowej (GDH) w odpowiedzi na głodzenie węglowodanowe i obecność metali ciężkich

• Autorzy: Lehmann T. , Kramarska P. , Smolag J. , Ratajczak L.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było porównanie wpływu cukru i metali ciężkich (kadmu i ołowiu) na aktywność oraz spektrum form molekularnych dehydrogenazy glutaminianowej (GDH). Doświadczenia przeprowadzono na izolowanych osiach zarodkowych łubinu żółtego, rosnących w kulturze in vitro (48 godz.). Stosowano dwa warianty hodowlane: pożywka Heller'a z sacharozą (tzw. „osie odżywione") i pożywka Heller'a bez sacharozy (tzw „osie głodzone). Oba warianty traktowano jonami kadmu i ołowiu. Oznaczenia aktywności NADH-GDH (aminacyjnej) i NAD-GDH (dezaminacyjnej) wykazały, że cukier wyraźnie hamuje aktywność enzymu w stosunku do wariantu głodzonego. Potraktowanie osi jonami zarówno kadmu, jak i ołowiu indukowało w osiach odżywionych głównie aktywność NADH-GDH, zaś w osiach głodzonych wzrastała aktywność NAD-GDH. Analizy elektroforetyczne wykazały, ż w obecności cukru następowała redukcja spektrum izoenzymatycznego GDH z ok. 22 form (osie głodzone) do ok. 14 from (osie odżywione). Izoenzymy te były indukowane ponownie w osiach odżywionych po dodaniu do pożywki kadmu lub ołowiu. W osiach głodzonych efektem obu metali były zmiany w intensywności wybarwienia poszczególnych izoenzymow. Uzyskane wyniki omawiane są w oparciu o mechanizm represji katabolicznej powodowanej przez cukier.

EN

Embryos of lupine (Lupinus luteus L.) deprived of cotyledons were cultured for 48 h in Heller medium with or without sucrose. Cd and Pb stress were imposed by adding Cd(SO₄)₂ and Pb(NO₃)₂ to the nutrient solutions at various concentrations. The metal's effects on the glutamate dehydrogenase activity (GDH) were analysed in comparison to trophic conditions. Sucrose starvation of embryos increased the total activity of GDH as well as the isoenzyme pattern. Some isoenzymes were negatively affected by catabolic repression and induced by carbon starvation. Repression affected mainly the more cathodic bands which were predominant in non-repressed conditions. Exposure of sucrose fed (+ S) and sucrose starved (-S) embryos to Cd and Pb treatment increased significantly the total activity of GDH (aminating and deaminating activities, NADH-GDH and NAD-GDH respectively). Additions of metals to sucrose fed (+S) embryos resulted in a marked enhancement of activity of cathodal isoenzymes of GDH. There were no significant changes in the number of isoenzymes between sucrose starved (-S) embryos treated either with Cd or Pb. The possible physiological role of GDH in regulation of metabolism of lupine embryos under stress conditions is disscused.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2002
• Tom: 481
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.483-490,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Lehmann T.

autor

Kramarska P.

autor

Smolag J.

autor

Ratajczak L.

Bibliografia

• BRADFORD M. 1976. A rapid and sensitive method for quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72: 248-254.
• BOUSSAMA N., OUARITI O., GHROBAL M. 1999. Changes in growth and nitrogen assimilation in barley seedlings under cadmium stress. J. Plant Physiol. 22(4&5): 731-752.
• CZOSNOWSKI J. 1974. Metabolism of excised embryos of Lupinus luteus L. An electro- phoretic analysis of some dehydrogenases in cultured embryos as compared with the normal seedling axes. Acta Soc. Bot. Pol. 43: 117-127.
• DUKE S.H., HAM G.E. 1976. The effect of nitrogen addition on N₂-fixation and on glutamate dehydrogenase and glutamate synthetase activities in nodules and roots of soybean inoculated with various strains of Rhizobium japonicum. Plant Cell Physiol. 17: 1037-1044.
• GANCEDO J. 1992. Carbon catabolite repression in yeast. Eur. J. Biochem. 206: 297-313.
• GOUIA H, GHORBAL M.H., MEYER CH. 2000. Effects of cadmium on activity of nitrate reductase and on the other enzymes of the nitrate assimilation pathway in bean. Plant. Physiol. Biochem. 38: 629-638.
• HELLER R. 1954. Recherches sur la nutrition minerale des tissus vegetaux cultives in vitro. Annu. Sc. Nat. Biol. Veg. 14(1).
• JAMES F., BROUQUISSE R., PRADET A., RAYMOND P. 1993. Changes in proteolytic activities in glucose-starved maize root tips. Regulation by sugar. Plant. Physiol. Biochem. 31(6): 845-856.
• JANG J-C., SHEEN J. 1997. Sugar senesing in higher plants. Trends Plant Science 2: 208-214.
• KOCH K.E. 1996. Carbohydrate-modulated gene expression in plants. Annu. Rev. Plant. Physiol. Plant Mol. Biol. 47: 509-540.
• LAEMMLI U.K. 1970. Cleavage of structural proteins during assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 227: 680-685.
• MORKUNAS I., LEHMANN T., RATAJCZAK L., TOMASZEWSKA B. 2000. The involvement of glutamate dehydrogenase in the adaptation of mitochondria to oxidize glutamate in sucrose starved pea embryos. Acta Physiologiae Plantarum 22: 389-394.
• NISIHMURA M., DOUCE R., AKAZAWA T. 1982. Isolation and characterization of metabolically competent mitochondria from spinach leaves protoplasts. Plant Physiol. 69: 916-920.
• ROBINSON S.A., STEWART G.R., PHILIPS R. 1992. Regulation of glutamate dehydrogenase activity in relation to carbon limitation and protein catabolism in carrot cell suspension cultures. Plant Physiol. 98: 1190-1195.
• SAIER M. 1989. Protein phosphorylation and allosteric control of inducer exclusion and catabolite repression by the bacterial phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system. Microbiol. Rev. 53: 109-120.
• SHEEN J., ZHOU L., JANG J. 1999. Sugars as signaling molecules. Curr. Opin. Plant Biol. 2: 410-418.
• SMEEKENS S. 1998. Sugar regulation of gene expression in plants. Curr. Opin. Plant Biol. 1: 230-234.
• SRIVASTAVA H.S., SUING R.P. 1987. Role and. regulation of L-glutamate dehydrogenase activity in higher plants. Phytochemistry 26/3: 597-610.
• WATANABE M., NAKAYAMA H., WATANABE Y., SHIMADA N. 1992. Induction of a specific coenzyme of glutamate dehydrogenase during isolation and the first 48h of culture of Brassica napus leaf protoplasts. Physiol. Plantarum 86: 231-235.
• YU S-M. 1999. Cellular and genetic response of plants to sugar starvation. Plant Physiol. 121: 687-693.