The effect of exogenous factors on the polyenzymatic activity of RuBisCO and ATP synthase of chloroplasts from pea leaves

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Журнал органічної та фармацевтичної хімії; Том 19 № 3(75) (2021); 21-27
Journal of Organic and Pharmaceutical Chemistry; Vol. 19 No. 3(75) (2021); 21-27
Журнал органической и фармацевтической химии; Том 19 № 3(75) (2021); 21-27
ISSN: 2308-8303
2518-1548
Popis: Aim. To isolate and purify protein complexes – ATP synthase and RuBisCO – from pea leaf chloroplasts and study the effect of a microbiological fertilizer “Extracon” and sulfonamide inhibitors acetazolamide and ethoxyzolamide on the enzymatic activity of these proteins.Materials and methods. Chloroplasts were isolated from the leaves of two-week-old pea sprouts, protein complexes of purified thylakoid membranes were solubilized with digitonin (10 mg of digitonin per 1 mg of protein), the protein concentration was determined according to Lowry. Native electrophoresis with displacement of the charge of the soluble protein fraction from the chloroplast stroma, as well as membrane proteins, was carried out in the modified system of Anderson et al., Kolisnichenko et al. A modified Lemmley system was applied to the protein electrophoresis in the polyacrylamide gel in the presence of sodium dodecyl sulfate. The methods of Alain and Hintsik, as well as Gomorrah were used to determine the ATPase activity in the polyacrylamide gel. Visualization of the carbonic anhydrase activity in the polyacrylamide gel was performed by the method of Edwards and Petton. Results and discussion. Using physicochemical methods of potentiometry, spectrophotometry the ATPase, carbonic anhydrase and esterase activities of the enzymes were studied. The results obtained indicate that specific carbonic anhydrase inhibitors (acetazolamide and ethoxyzolamide) also block the esterase and ATPase activity of the enzyme complexes. “Extracon” (a multifunctional microbiological preparation) almost 1.5 times increases the activity of the enzymes, showing a complex activating effect of the fertilizer on both light and dark reactions of photosynthesis.Conclusions. The method of identification and isolation of RuBisCO and ATP synthase on the basis of two-dimensional electrophoresis and electrophoretic elution has been proposed. It allows determining the presence of certain enzyme activity of complexes at first in SDS plates (express analysis) and further to study the effect of various factors of endogenous and exogenous origin on the enzymatic properties of electrophoretically pure enzymes. The use of two-dimensional electrophoresis as a tool for assessing the impact of various factors of endogenous and exogenous origin on the plant cell and the plant as a whole through constant monitoring of the work and activity of enzyme systems of the plant cell is promising.
Мета. Виділити й очистити білкові комплекси – АТФ-синтазу й РуБісКО – з хлоропластів листя гороху та дослідити вплив на ферментну активність цих білків мікробіологічного добрива «Екстракон» й інгібіторів сульфаніламідної природи – ацетазоламіду й етоксизоламіду.Матеріали і методи. Хлоропласти виділяли з листя двотижневих паростків гороху, білкові комплекси очищених тилакоїдних мембран солюбілізували за допомогою дигітоніну (10 мг дигітоніну на 1 мг білка), концентрацію білка визначали за методом Лоурі. Нативний електрофорез зі зміщенням заряду фракції розчинних білків строми хлоропластів та мембранних білків проводили у модифікованій системі Андерсон та ін., Колісниченко та ін. Для електрофорезу білка в поліакриламідному гелі (ПААГ) за наявності натрій додецилсульфату використовували модифіковану систему Леммлі. Для визначення АТФазної активності в ПААГ використовували методи Алена і Хінцика, а також Гоморі; візуалізацію карбоангідразної активності в ПААГ виконували за методом Едвардса і Петтона.Результати та їх обговорення. Застосовуючи фізико-хімічні методи потенціометрії та спектрофотометрії дослідили АТФазну, карбоангідразну та естеразну активності АТФ-синтази та РуБісКО. Одержані результати свідчать, що специфічні інгібітори карбоангідрази (ацетазоламід та етоксизоламід) також блокують естеразну та АТФазну активності ферментних комплексів. «Екстракон» (мультифункціональний мікробіологічний препарат) майже в 1,5 раза підвищує активності цих ферментів, що свідчить про комплексний активувальний вплив добрива як на світлові, так і на темнові реакції фотосинтезу.Висновки. Запропоновано метод ідентифікації та виділення РуБісКО й АТФ-синтази на основі двовимірного електрофорезу й електрофоретичної елюції, який надає можливість спершу визначати наявність певної ферментної активності комплексів на пластинах ПААГ (експрес-аналіз), а потім вивчати вплив різноманітних чинників ендогенного та екзогенного походження на ферментні властивості електрофоретично чистих ферментів. Перспективним є застосування методу двовимірного електрофорезу як інструменту для оцінювання впливу різноманітних чинників ендогенного й екзогенного походження на рослинну клітину й рослину в цілому через постійний моніторинг роботи й активності ферментних систем рослинної клітини.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: