ИСТИНА

Феномен направленного движения цитоплазмы известен уже более двух веков. Впервые данное явление наблюдал итальянский ботаник Бонавентура Корти в 1774. Циклоз встречается во многих эукариотических клетках – в водорослях, растениях, амебах, нематодах и мухах (на некоторых стадиях развития) – чаще всего в клетках аномально больших размеров. Ярким примером являются самые близкие предки высших растений - харовые водоросли. Клетки междоузлия Chara corallina могут достигать в длину более 10 см, а максимальные скорости потока цитоплазмы составлять 100 мкм/с. На данный момент хорошо известны механизмы, лежащие в основе направленного движения цитоплазмы, однако связь циклоза с функциональными свойствами клетки практически не раскрыта. Наряду с распределением веществ по объему клетки и выравниванием внутриклеточных градиентов, движение жидкости может выполнять и другие важные функции. Поток жидкости ускоряет обмен метаболитов между цитоплазмой и неподвижными органеллами, тем самым выполняя сигнальную функцию. В настоящей работе рассмотрено участие направленного движения цитоплазмы в регуляции фотосинтеза и дальних взаимодействиях хлоропластов. Непрерывное движение цитоплазмы интегрирует метаболизм разных частей клетки, что особенно важно для клеток гигантских размеров, таких как междоузлия харовых водорослей. Перенос сигнальных молекул на большие расстояния в данном случае происходит значительно быстрее, чем при распространении интермедиатов посредствам диффузии. Сравнительно новый подход к выявлению роли потока жидкости в передаче сигналов в крупных клетках водорослей Characeae заключается в использовании точно позиционируемого локального освещения в сочетании с микрометодами регистрации фотосинтетической активности in vivo на удалении нескольких миллиметров от места приложения фотостимула. Отличительной чертой харовых водорослей является способность генерировать потенциалы действия в ответ на химические, механические и электрические стимулы. При этом происходит временная остановка кругового движения цитоплазмы. Изучение изменений флуоресценции, вызываемых локальным освещением клетки в условиях непрерывного и остановленного потока, позволят лучше раскрыть механизмы внутриклеточной сигнализации. В данной работе установлено, что кинетика изменений флуоресценции хлорофилла, опосредованных переносом сигнальных молекул в ответ на локальное освещение, в значительной степени зависит от времени и условий остановки потока цитоплазмы, вызванной возбуждением клетки. При совмещении момента электрической стимуляция клетки с действием локального освещения наблюдается задержка и замедление латерального распространения фотоиндуцированного сигнала, а также снижение пика максимальной флуоресценции в ответной реакции на прохождение сигнала. В случае, когда генерацию потенциала действия вызывали незадолго до достижения максимума изменений флуоресценции, опосредованных распространением фотоактивного метаболита, спадающий фронт становится более затянутым. При варьировании промежутка между электрической и локальной световой стимуляцией наблюдаются различные формы кривых ответов флуоресценции. Такие различия указываются на значительную роль движения цитоплазмы в транспорте фотосинтетически активного интермедиата. Полученные результаты намечают пути дальнейшего изучения регуляторной и защитной функции движения цитоплазмы в фотосинтезирующих клетках растений.