Кафедра физико-химической биологии

Научная работа


Главная
  • Контакты
  • История
  • Сотрудники
  • Достижения

    Научная работа

  • Лаборатория молекулярной фотобиологии
  • Лаборатория изотопного анализа
  • Учебная работа

  • Спецкурсы
  • Изотопный практикум

    Филиал МГУ в Пущино

  • Летняя практика
  • Курсы повышения квалификации


  • Лаборатория молекулярной фотобиологии

     Молекулярные механизмы рецепции света растениями 

    Руководитель группы:
    ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук
    Синещеков Виталий Алексеевич
    Тел. 939-54-89
    E-mail:
    B.А. Синещеков
    старший научный сотрудник, к.б.н.
    Коппель Лариса Алексеевна
    Л.А. Коппель

     



    Основные направления исследований:

    Группа занимается исследованием фитохромной системы – ключевой фоторецепторной системы растений. У растений известно пять фитохромов – пигментов фикобилипротеиновой природы, различающихся по структуре белкового компонента. Наиболее важными из них являются фитохромы А и В (phyA and phyB). Фитохром А выполняет множество различных фоторегуляторных функций. При его участии происходит стимулирование и ингибирование проростания семян, индукция де-этиоляции, регуляция синтеза различных ферментов, регуляция развития корня, стимуляция цветения и регуляция циркадных ритмов.

    Фотопревращение фитохрома

    Основная реакция фитохрома – фотохромный переход из неактивной формы в физиологически активную при освещении красным / дальним красным светом. Для фитохрома А открыта светорегулируемая ферментативная активность – пигмент является атипичной серин-треонин киназой и способен к ауто- и транс-фосфорилированию своих партнеров. Собственная функциональная активность фитохрома может регулироваться посредством фосфорилирования/ дефосфорилирования молекулы. Обнаружен светоиндуцированный перенос физиологически активной формы пигмента из цитоплазмы в ядро. Наконец, обнаружен ряд компонентов в цепи передачи сигнала от фитохрома – реакционные партнеры фитохрома А, непосредственно взаимодействующие с молекулой пигмента в цитоплазме и ядре.

    Схема действия фитохрома в клетке

    Наша группа изучает природу и механизмы функционирования фитохрома А. Ранее нами была обнаружена флуоресценция фитохрома in situ и на этой основе разработан высокочувствительный и информативный флуоресцентный метод исследования спектральных, фотохимических и других свойств пигмента в нативном состоянии в растительных тканях. В работе, наряду с растениями дикого типа, используются уникальные объекты: фитохромные мутанты и трансгенные растения, модифицированные по фитохрому А и по его реакционным партнерам, растения и клеточные системы, экспрессирующие мутантный фитохром А с делециями и точечными мутациями, а также рекомбинантный фитохром A in vitro.

    В группе развивается концепция полиморфизма и полифункциональности фитохрома, основанных на сложной иерархической трех-уровневой системе рецепторов в растительной клетке. Существование этой системы может служит основой для объяснения множественности реакций фоторегуляции у растений.

    Работа проводится в тесной кооперации с другими исследовательскими группами из Германии (T. Lamparter, E . Schafer, W. Gartner , P. Galland, P. Nick), Швейцарии (C. Fankhauser), Венгрии (F. Nagy), Кореи (H.-G. Nam), Австралии (J. Weller) и другими.



    Основные публикации последних лет:

    1. Mateos J.L., Luppi J.P., Ogorodnikova O.B., Sineshchekov V.A., Yanovsky M.J., Braslavsky S.E., Gartner W., Casal J.J. (2006) Functional and Biochemical Analysis of the N-terminal Domain of Phytochrome A. J. Biol. Chem., 281, 34421-34429.
    2. Sineshchekov V.A., Loskovich A.V., Inagaki N., Takano M. (2006) Two Native Pools of Phytochrome A in Monocots: Evidence from Fluorescence Investigations of Phytochrome Mutants of Rice. Photochem. and Photobiol., 82, 1116-1122.
    3. Sineshchekov V.A. (2005) Polymorphism of Phytochrome A and its Functional Implications. In: Light Sensing in Plants, M. Wada, K. Shimazaki, M. Iino (Eds.), Springer-Verlag.
    4. Sineshchekov VA (2004) Phytochrome A: functional diversity and polymorphism. (Invited review) In Biological Photosensors, Special Issues, S Braslavsky, ed, Photochem Photobiol Sci 3: 596-607.
    5. Sineshchekov V. and C. Fankhauser (2004) PKS1 and PKS2 affect phyA state in etiolated Arabidopsis seedlings, Photochem. Photobiol. Sci. 3 608-611, Special Issue on Biological Photosensors, S. Braslavsky, ed.
    6. Sineshchekov VA, J. L. Weller (2004) Two modes of the light-induced phytochrome A decline - with and without changes in the relative content of its native pools (phyA' and phyA''): evidence from in-situ fluorescence investigations of wild-type and mutant phyA-3D pea, J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 75(3):127-35.
    7. Sineshchekov V, Belyaeva O, Sudnitsin A (2004) Phytochrome A positively regulates biosynthesis of the active protochlorophyllide in dicots under far-red light. J Photochem Photobiol B Biol 74: 47-54.
    8. Sineshchekov V, Koppel' L, Esteban B, Hughes J and Lamparter T (2002) Fluorescence investigation of the recombinant cyanobacterial phytochrome (Cph1) and its C-terminally truncated monomeric species (Cph1 2): implication for holoprotein assembly, chromophore-apoprotein interaction and photochemistry. J. Photochem. Photobiol. B: Biology 67 39-50.
    9. Sineshchekov V, Koppel L, Shlumukov L, Barro F, Barcelo P, Lazzeri P, Smith H (2001) Fluorescence and photochemical properties of phytochromes in wild-type wheat and a transgenic line over-expressing an oat phytochrome A (PHYA) gene: functional implications. Plant Cell Environ 24: 1289-1297
    10. Sineshchekov V, Koppel' L, Hughes J, Lamparter T, Zeidler M (2000) Recombinant phytochrome of the moss Ceratodon purpureus (CP2): fluorescence spectroscopy and photochemistry, J. Photochem. Photobiol., B. Biology 56 145-153.
    11. Sineshchekov VA (1999) Phytochromes: molecular structure, photoreceptor process and physiological function. In GS Singhal, G Renger, SK Sopory, K-D Irrgang, Govindjee, eds, Concepts in Photobiology: Photosynthesis and Photomorphogenesis. Kluwer Acad. Publ., Boston, Dordrecht, London; Narosa Publ. House, Delhi, Madras, Calcutta, London, pp. 755-795
    12. Sineshchekov VA (1995) Photobiophysics and photobiochemistry of the heterogeneous phytochrome system. Biochim. Biophys Acta 1228: 125-164
    13. Sineshchekov, V.A. (1996) Phytochromes: molecular structure, photoreceptor process and physiological functions. In: Concepts in Photobiology: Photosynthesis and Photomorphogenesis. (Eds.: G.S. Singhal, G. Renger, S.K. Sopory) ( IBH Oxford, New Delhi).


    web-design: L.A. Koppel, E.G. Govorunova
    © 2006