КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 25-14-00490

НазваниеКонверсия молекулярных видов фосфолипидов как фундаментальная основа роста и адаптогенеза растений и грибов

Руководитель Котлова Екатерина Робертовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений

Ключевые слова Мембранные липиды, фосфолипиды, молекулярные виды липидов, липидомика, клеточная стенка, цитоскелет, хроматография, масс-спектрометрия, метаболизм липидов, везикулярный транспорт, растения, арабидопсис, грибы

Код ГРНТИ34.31.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В современном понимании гетерогенная биологическая мембрана – сложный липид-белковый комплекс со своей динамикой, химическими и морфологическими особенностями, который коллективно координируется многими клеточными структурами, включая кортикальный цитоскелет и уникальную для растений и грибов клеточную стенку. Сочетание этих периферических клеточных компартментов получило название клеточного континуума. Понимание функциональной роли фосфолипидных молекул, многообразия реакций, приводящих к их образованию, а также исследование нового направления в биологии мембран – статики и динамики фосфолипидов как части периферического клеточного континуума рассматривают в качестве важнейших задач современной биохимии. Многообразие молекулярных видов фосфолипидов создается благодаря многим реакциям синтеза de novo, а также постсинтетической модификации (ремоделированию). У грибов и растений, ведущих прикрепленный образ жизни, ремоделирование полярных и ацильных групп липидов является одним из мощнейших инструментов адаптогенеза – комплекса приспособительных реакций, направленных на повышение функциональных возможностей организма. В качестве основных триггеров, запускающих реакции конверсии фосфолипидов обычно рассматривают дефицит фосфора, солевой и температурный стрессы. При этом дефицит фосфора способен активировать конверсию липидов на всех возможных уровнях, включая замещение фосфорсодержащих липидов бесфосфорными (глико- и бетаиновыми липидами), обмен полярными группами фосфолипидов, перегруппировку ацильных групп. Помимо химических механизмов, кинетики и регуляции открытым остается вопрос о возможных последствиях реакций конверсии липидов для цитологии и физиологии клеток. Например, в какой степени при этом изменяется ориентация кортикального цитоскелета, структура и механические свойства клеточной стенки, биогенез и функционирование органелл? Как в результате меняется морфология, рост и устойчивость всего организма? Почти ничего не известно о временной динамике реакций конверсии, как в коротком, так и в длительном эксперименте, когда организм долгое время находится под влиянием стрессора. Ответы на эти вопросы будут способствовать созданию универсального алгоритма для оценки участия реакций конверсии фосфолипидов в регуляции активности плазматической мембраны и других, связанных с ней периферических структур – клеточной стенки и кортикального цитоскелета. Полученные данные могут быть использованы для селекции сельскохозяйственных культур с повышенной устойчивостью, стабильным ростом и урожайностью. В частности, в условиях дефицита фосфора и засоления. Целью проекта является изучение комплекса реакций конверсии фосфолипидов в физиологических процессах, определяющих уникальную природу растительной и грибной клеток. К таким процессам в первую очередь следует отнести рост растяжением и широкую амплитуду адаптаций к экстремальным условиям внешней среды. Решение поставленных в проекте задач позволит нашей научной группе выйти на новый уровень исследований липидома – охарактеризовать масштабы его вариабельности в статике и динамике, оценить весь спектр возможных реакций конверсии, исследовать липидом в комплексе с изменениями клеточной стенки и кортикального цитоскелета, что послужит основой в развитии представлений о поверхностном клеточном континууме.

Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты 1. Будут определены масштабы вариабельности фосфолипидома на примере нескольких модельных видов организмов в зависимости от разнообразия состава других групп мембранных глицеролипидов. Полученные результаты позволят выявить классы липидов (среди глико- и бетаиновых липидов), являющиеся потенциальным субстратом для образования молекул фосфолипидов в реакциях ремоделирования. 2. На основе корреляций состава фосфолипидома модельных растений Arabidopsis thaliana с изменениями других элементов периферического континуума – состава и механических свойств клеточной стенки и архитектуры кортикального цитоскелета – при ингибировании одного из элементов будут выявлены молекулярные виды фосфолипидов, потенциально регуляторые, синтезирующиеся при определенных изменениях функционального состояния структур периферического континуума. 3. Будут выявленены реакции конверсии, определены и охарактеризованы классы и молекулярные видов липидов, участвующие в ответной реакции организмов (на моделях высших растений, водорослей и грибов) на дефицит фосфора, с акцентом на различия между ранними и поздними этапами адаптации. На примере Chlamydomonas reinhardtii будет выявлена зависимость конверсии фосфолипидов от длительности стрессового воздействия. 4. На примере модельных организмов растений и грибов будет определен спектр реакций конверсии липидов в условиях действия дефицита фосфора: 1) доступного неорганического фосфора, 2) недоступного неорганического фосфора в виде минералов апатита и гопеита, 3) доступного неорганического фосфора, полученного из минералов, переработанных (растворение, иммобилизация, минерализация) микромицетами, 4) фосфора органических соединений (экзогенных фосфатидилхолинов). Изучение формирования ответной реакции в зависимости от источника фосфора позволит выявить молекулярные виды липидов, синтез которых зависит от доступности фосфора в разной степени. 5. Будут выявлены различия в механизмах конверсии липидов на моделях статичного состояния мембраны, созданного путем ингибирования везикулярного потока, и динамичного состояния мембраны в процессе. В экспериментах с Arabidopsis thaliana Col-0 и двойным мутантом stl1stl2 с нарушением везикулярной секреции, затрагивающим сборку клеточной стенки, а также на Arabidopsis thaliana Col-0 при добавлении в среду ингибитора секреции брефельдина А будут определены изменения фосфолипидного компонента мембран на фоне их замедленного обновления за счет липидов, синтезированных в других органеллах. В экспериментах с Arabidopsis thaliana Col-0 и мутантом ixr1-1 (малочувствительном к изоксабену) в условиях воздействия изоксабена (на фоне активной интернализации в клетку интегральных мембранных белков комплекса целлюлозосинтазы создаются условия, стимулирующие обновление липидов) будет изучен спектр изменений молекулярных видов фосфолипидов на фоне их активного движения в пределах плазмалеммы.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---