Учёные биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова испытали на растениях митохондриально-направленные антиоксиданты SkQ, созданные исследовательским коллективом под руководством академика Владимира Скулачёва. Эксперименты показали замедление процессов старения и торможение гибели клеток. Результаты исследования опубликовано в журнале Mitochondrion.
Старение — сложный процесс, слагающийся из множества механизмов, действующих на разных уровнях. Одним из основных механизмов, лежащих в основе старения, считается образование активных форм кислорода (АФК). Эти молекулы образуются в результате последовательного восстановления кислорода и обладают высокой химической активностью. Активные формы кислорода окисляют многие соединения внутри клеток, что приводит к сбоям в молекулярных механизмах клетки и в конце концов к её гибели.
Чаще всего активные формы кислорода образуются в митохондриях — энергетических станциях клеток. Митохонодриально-направленные антиоксиданты, к которым относятся ионы SkQ, действуют непосредственно на митохондрии и предотвращают синтез опасных молекул. Механизм их действия до конца не ясен, но учёные предполагают, что он имеет две составляющие. Первая заключается в химическом взаимодействии SkQ с АФК или их продуктами. Вторая реализуется за счёт снижения трансмембранной разности потенциалов в митохондриях. Это подавляет образование митохондриальных АФК.
Учёные кафедры иммунологии биологического факультета МГУ испытали митохондриально-направленные антиоксиданты SkQ на клетках растений. Главной целью исследования было выяснить, какое влияние оказывают эти вещества на хлоропласты, в которых происходит фотосинтез. Исследователи обнаружили, что в наномолярных концентрациях ионы SkQ подавляли гибель эпидермальных клеток листьев гороха, вызванную сильными ядами. В микромолярных концентрациях эти антиоксиданты тормозили фотосинтез в хлоропластах и стимулировали дыхание митохондрий. Также учёные выяснили, что антиоксиданты SkQ замедлили старение и гибель листьев резуховидки Таля, растения из семейства крестоцветных.
«Важным для нас моментом было то, что в составе этих антиоксидантов находится пластохинон из растений, а конкретно из хлоропластов, улавливающих и преобразующих энергию света в доступную для растений форму. Поэтому нужны были исследования, чтобы показать, как эти соединения будут действовать на клетки растений, как будут взаимодействовать с хлоропластами», — рассказал один из авторов исследования Дмитрий Киселевский, старший научный сотрудник биологического факультета МГУ.
Учёные сделали вывод, что митохондриально-направленные антиоксиданты в низких концентрациях не оказывают влияние на процессы клеточного дыхания и фотосинтеза в хлоропластах. В таких дозах исследованные антиоксиданты могут быть использованы в биотехнологии и сельском хозяйстве.
«Работа с митохондриально-направленными антиоксидантами исследует вклад митохондрий в образование АФК и программируемую гибель клеток растений. Сейчас в нашей лаборатории идёт работа по изучению роли другой энергообменной системы, гликолиза, в образовании АФК у растений», — сообщил Дмитрий Киселевский.
Фото: Хлоропласты, митохондрии и активные формы кислорода (АФК) в двух устьичных клетках гороха. 1 — Хлоропласты (флуоресценция хлорофилла); 2 — митохондрии, окрашенные родаминовым красителем; 3 — АФК (флуоресценция 2',7'-дихлорфлуоресцеина); 4 — совместное изо