ПОЛУЧЕНИЕ РЕКОМБИНАНТНОГО БЕЛКА РЕПАРАЦИИ ДНК

Основной функцией ДНК, как известно, является сохранение наследственной информации путем полуконсервативной репликации. Матричный синтез, происходящий при репликации и транскрипции, следует правилам комплементарности азотистых оснований (А-Т и Г-Ц), основанным на их особой химической структуре, позволяющей ферментам этих синтезов, ДНК- и РНК-полимеразам, точно копировать последовательность нуклеотидов. Большинство этих ферментов строго различают нормальные звенья в матричных молекулах, поэтому, как правило, химические модификации нуклеотидов в ДНК приводят к блоку нормальной транскрипции и репликации, то есть являются некодирующими повреждениями. К таковым относятся внутритяжевые сшивки пиримидиновых нуклеотидов (циклобутановыедимеры и 6-4 фотопродукты), образующиеся после УФ облучения, межтяжевые сшивки по пуриновым нуклеотидам, разнообразные ковалентные аддукты оснований, образуемые некоторыми химическими канцерогенами, тиминовые гликоли, апуриновые и апиримидиновые сайты и т.п. В редких случаях химические модификации нуклеотидов сохраняют способность к комплементарному спариванию во время репликации и транскрипции, однако это спаривание происходит неоднозначно.

Стартовыми ферментами при репарации поврежденных оснований выступают ДНК-гликозилазы, которые осуществляют удаление поврежденных оснований порядка 20 тысяч раз в сутки в каждой клетке человеческого организма. На сегодняшний момент известно 11 человеческих генов, кодирующих ДНК-гликозилазы, которые распознают свой, индивидуальный набор повреждений. Все они являются объектами изучения молекулярной биологии и медицины, так как именно с ними связывают перспективы лечения ряда хронических заболеваний.

Среди наиболее изучаемых ДНК гликозилаз, на данный момент, является NEIL1 впервые описанный в 2002 году. Белок NEIL1 относится к семейству FPG белков. Данный белок вовлечен в репарацию поврежденных оснований ДНК, вызванных окислительным стрессом и мутагенными агентами. Действует как ДНК гликозилаза, которая распознает и удаляет поврежденные основания. Имеет предпочтения к окисленным пиримидинам, таким как тимин гликоль, формамидопиримидин и 5-гидроксиурацил. Имеются противоречивые данные относительно гликозидазной активности в отношении 8-оксогуанина. Имеется АР-лиазнаяактивность проявляемая в разрезе ДНК нити, содержащей апурино/апиримидиновый сайт. Имеется гликозилазно-лиазная активность в репарированиинекомплементарных оснований с участием урацила и тимина (U:C и T:C ошибки).

Данный белок локализован в ядре, сильно зависит от клеточного цикла и транслируется в S-фазе. Кодируется геном neil1, который локализован на 15 хромосоме и имеет размер 8,163 оснований (52,397,780 bp - 52,405,942 bp от pter).

Общая длина белка – 390 аминокислотных остатков, масса – 43,684 кДа. В литературе описаны две изоформы аминокислотной последовательности белка NEIL1, образуемые альтернативнымсплайсингом.

Ввиду недостаточной изученности фермента NEIL1 и сложности исследования его активности в условиях invivo имеет смысл получения его рекомбинантной формы для изучения репарационной активности в условиях invitro.

Целью данной работы является получение рекомбинантного гетерологичного белка NEIL1 путем плазмидной экспрессии гена в культуре Escherichiacoli.

Плазмидный вектор phNEIL1 был взят из коллекции лаборатории молекулярной генетики растений Национального центра биотехнологии Республики Казахстан. В составе данной конструкции ген neil1 интегрирован в экспрессионный вектор pET-22b(+) по сайтам NdeI и XhoI. Из литературных источников известно, что дополнительный пептид с С-конца может ухудшить ферментативную активность данного белка, поэтому для устранения гексамернойгистидиновой метки, входящей в состав вектора pET-22b(+) в конце гена вставленстоп-кодон. Ген neil1 встроен под контроль промотора РНК-полимеразы бактериофага T7. Полученным вектором phNEIL1 трансформировали клетки штамма E. coliRosetta(DE3)pLysS, содержащие ген РНК полимеразы Т7 под контролем промотора lacUV5. Отбор трансформантов проводили на твердой питательной среде Луреа-Бертани с антибиотиком ампициллином. Единичные колонии трансформантов культивировали в жидкомбульоне Луреа-Бертани с ампициллином. Индукцию гетерологичного белка проводили по достижении середины логарифмической фазы роста добавлением изопропил-β-D-1-галактопиранозида в концентрации 0,2 мМ. Результаты индукции проверили методом белковогоэлектрофрезализата в полиакриламидном геле в денатрурирующих условиях (рисунок).

Рисунок. Результаты проверки индукции белка NEIL1 в лизатахнеиндуцированных и индуцированных клетках методом ПААГ электрофреза.

Как видно из представленных данных, накопление белка NEIL1 происходит в водорастворимой и водонерастворимой фракциях. Для дальнейшей работы использовали надосадочную жидкость осветленноголизата. Лизис клеток осуществляли с использованием ультразвукового дезинтегратора. Очистку лизата от клеточногодебриса проводили центрифугированием на 40 000xg. Очистку белка проводили в два этапа: осаждением с помощью сульфата аммония и использованием аффинной хроматографии. Осаждение проводили при 57 % сульфата аммония. Далее осадок растворяли в буфереА (100 мМKCL, 20 мМHepespH 7.6) после чего белковый раствор наносили на колонку HiTrapHeparin 1 ml. Эллюцию белка проводили с использованием ступенчатого градиента по KCl в диапазоне от 100 мМ до 1М. Белок NEIL1 сходил с колонки при концентрации KCl в 750 мМ. На данный момент проводится работа по оптимизации процедуры очистки данного белка.

В результате данной работы была показана возможность получения рекомбинантного белка NEIL1 в бактериальной системе экспрессии. Осуществлен начальный этап в очистки белка NEIL1. После оптимизации метода очистки данного белка будет проводиться его препаративная наработка и изучение его активности в условиях invitro.

УДК 582.572.2:577.2
GAGEA SALISB. ТУЫСЫН МОЛЕКУЛАЛЫҚ

ДЕҢГЕЙДЕ ЗЕРТТЕУІНЕ ШОЛУ

С.Р. Бейсенова

Жеке бір индивидуумның тіршілік ұзақтығы 3-5 жылдан 10 жылға дейін созылады (кейде 20 жылға дейін немесе одан көп). Вегетативті көбею кезінде түзілетін пиязшық (кез келген жаста орын басушы жас пиязшықтар да) бірнеше жыл (5-7 жылға дейін) тыныштық күйде болып, ең қолайлы жылда жер үсті өркенін түзеді. Осыған байланысты көбнесе бір жас шамасындағы популяция қалыптасады. Gagea туысының барлық өкілдеріне әр өсімдік мүшесі морфологиясының жасқа байланысты өзгеруі тән. Бұл жас-ересек өсiмдiктердi айыруға болатын габитустың қалыптасуына мүмкiндiк туғызады [19]. Осы екі ерекшеліктердің негізінде (бірдей жас шамасы және заңды түрде жасқа байланысты өзгеруі), бір популяциядан әртүрлі жылдары және аймақтың алыс бөлімдерінен жиналған бір түрге жатытын өсімдіктер габитуалды ерекшеленеді. Осындай ерекшеліктердің себебінен бір таксон бірнеше рет сипатталған. Бұл туыс синонимдерге толы, 670-тен аса номенклатуралық комбинациялар жарияланған [18].

Қазжуаның алғашқы суреттері мен сипаттамалары шөппен емдеу кітаптарында басылған [20-22], ол Ornithogalum туысына жатқызылып, осы атаумен Карл Линнейдің номенклатурасына енген [23]. Ричерд Солобери (Salisbury) Ornithogalum туысынан 7 түрді бөліп алып, ботаник Томос Гейджаның құрметіне оларға Gagea деген атау берді. XIX ғасыр ішінде бұл туыстың өкілдері 6 рет басқа атаулармен сипатталған. Бірақ елеулі толықтырулар XX ғасырда болды. Тек А. Пашердің өзі 54 таксонға, ал А. Терраччиано 28 таксонға сипаттама берген. Әрбіреуі өзінің жеке жүйесін ұсынған, бірақ А. Терраччиано өз басылымын аяқтаған жоқ, осыған байланысты Пашердің жүйесі көп қолданылды. 14 түрі КСРО флорасында сипатталған [24]. Қазақстан флорасында 38 түрі тіркелген, оның 12 түрі – эндемиктер [25].

Диагностикалық белгілердің ішінде вегетативті көбею мүшелері көп ақпарат беретіні анықталды. Диагностикада пиязшықтардың түрлі пішінімен, беткі фактурасымен, түстерімен қатар орналасу ерекшелігі, өркен өсінен жойылу дәрежесі және онтогенездің түрлі сатыларында пиязшықтардың саны сияқты белгілер маңызды. Тамыр маңындағы жапырақтың көлденең кесіндісінің пішіні маңызды диагностикалық рөл атқарады. Тамыр маңындағы және гүлшоғырының астындағы жапырақ кескінінің пішіні (жапырақ негізінен ұшына дейін кесінді пішінінің өзгеру ерекшелігі) таксонның эволюциялық прогресс дәрежесін көруге мүмкіндік береді. Өсімдік түрлерін секцияларға жатқызуда гүлшоғыры астындағы жапырақ кескінінің ерекшелігі, онтогенездің түрлі сатыларында екінші тамыр маңындағы жапырақтың байқалау сипаты (редукцияланған, бос, гүлшоғыры астындағы өркенмен бірігіп өсіп кеткен), гүлшоғырының ерекшілігі сияқты белгілер ескеріледі [18].

Морфологиялық және анатомиялық белгілер бойынша туысты жүйелеудегі қыншықлықтарға байланысты қазіргі кезде молекулалық систематика әдістері аса маңызды болып отыр. Бұл ядролы және хлоропласты ДНҚ-дағы түрлі гендердің, спейсерлер мен интрондардың реттілігін талдау әдістері [26].

Нуклеотидті реттіліктегі ақпаратты сайттар саны морфологиялық талдауда қолданылатын белгілер санын жоғарлатады, ал нуклеотидті реттілігінің өзгеруі таксондардың туыстығын барлық деңгейде зерттеуге мүмкіндік береді [26,27]. Молекулярлы-филогенетикалық талдау жүргізу үшін ядролы геномдағы рибосомды гендер кластерінде ITS1 және ITS2 ішкі тасмалданатын спейсерлердің реттілігі мен хлоропласт геномындағы trnT-trnF участкісінің реттілігі жиі қолданылады. ITS1 18S және 5,8S рРНК гендер аралығында, ал ITS2 –5,8S және 26S рРНК гендері аралығында орналасқан. trnT-trnF участкісіне trnT-trnL генаралықты спейсер, trnL генінің интроны және trnL-trnF генаралықты спейсер кіреді. Туыс ішіндегі өзара қатынасты зерттеу үшін осы реттіліктер өзгермелі болып келеді, қазіргі кезде олар молекулярлы-филогенетикалық талдау жұмыстарында кең қолданылады [28].

ХлДНҚ мен яДНҚ мәліметтеріне негізделген бастапқы молекулалық зерттеулер [29] Германияда таралған Gagea туысының жеті түрінің барлығы екі топтан тұратын Gagea Pascher туыс тармағына жататының көрсетті. Бірінші топқа G. секц. Gagea Pascher және G.секц. Tribolbos Boiss өкілдері, ал екінші топқа G. секц. Didymobolbos Koch және G. секц. Monophyllos Pascher өкілдері кіреді. Пашердің жіктеуі бойынша [30] Monophyllos секциясына жататын G. spathacea басқа Gagea түрлеріне және Lloydia туысына жақын. Бірнеше авторлардың молекулалық зерттеулері Gagea және Lloydia туыстарының жақын екендігін көрсетті.

Gagea туысы түрлі плоидты деңгейге ие, гаплоидты хромосом саны x = 12 [5,31]. Хромосом саны жұпты емес болатын өсімдік түрлері тұқым санының аз болуынан зардап шегуі мүмкін [32], бірақ пиязшықпен вегетативті көбею арқылы тіршігін сақтай алады. Репродуктивті жүйенің ерекшелігі плоидты деңгейге байланысты болуы мүмкін, мұндай зерттеулер Батыс Померания популяциясында таралған Gagea lutea және G. spathacea түрлеріне жүргізілген [33]. Екі түр көктемдік геофит, вегетациялық кезеңі ақпаннан маусымның басына дейін. Бұл өсімдіктер жерасты аналық пиязшықтан (әр жыл сайын жаңданып отырады) тұрады, осы пиязшықтар әр жыл сайын жаңа жер үсті мүшелеріне бастама береді: бір (G. lutea) немесе екі негізгі жапырақ (ересек G. spathacea) және бірнеше гүлі бар сабақ. Өсімдіктің жас сатысында бұл екі түр жер асты пиязшық арқылы вегетативті жолмен көбейеді. Аналық пиязшық белгілі мөлшерге жеткен кезде, гексаплоидты G. lutea толығымен жынысты көбейіп, тұқымы жеміс қауашағында қалыптасады. Керсінше, нонаплоидты G.spathacea гүлдері өте сирек және көптеген популяцияда тұқымның түзуі байқалмайды. Гаметалардың тұрақсыз қалыптасуынан қалыпты жынысты көбеюі күмән туғызады [34]. Бірақ гүлденетін өсімдіктер жеке дамуында пиязшық түзе береді [33]. Европа шегіндегі (әсіресе солтүстік) осы екі түрдің көбею мен таралуының бір ғана жолы пиязшық болуы мүмкін.

Қазіргі кезде репродуктивті жүйесі зерттелген Gagea туысының көптеген түрлері Didymobolbos және Gagea секциясына жатады, бірақ биік емес үстүрттің жазық жерлерінде және қырда өсетін Platyspermum және Bulbiferae секцияларына жататын бірде бір түрдің көбею жүйесі зерттелмеген.

1. 
   Peterson, A., Levichev, I. G., & Peterson, J. (2008). Systematics of Gagea and Lloydia (Liliaceae) and infrageneric classification of Gagea based on molecular and morphological data. Molecular Phylogenetics and Evolution, 46, 446–465.
   
2. 
   Zarrei, M., Wilkin, P., Ingrouille, M. J., & Chase, M. W. (2011a). A revised infrageneric classification for Gagea (Tulipeae; Liliaceae): insights from DNA sequence and morphological data. Phytotaxa, 15, 44–56.
   
3. 
   Ali, S. I. (2006). Two new species of Gagea Salisb. (Liliaceae) from Pakistan. Pakistan J Botany, 38, 43–46.
   
4. 
   Hamazoğlu, E., Budak, Ü., & Aksoy, A. (2008). A new species of Gagea Salisb. (Liliaceae) from Sivas (Central Anatolia, Turkey). Turkish Journal of Botany, 32, 261–264.
   
5. 
   Henker, H. (2005). Goldsterne und Stinsenpflanzen in Mecklenburg- Vorpommern. Botanische Rundbrief Mecklenburg-Vorpommern, 39, 3–108.
   
6. 
   Levichev, I. G. (2001). New species of the genus Gagea Salisb. (Liliaceae) from western regions of Asia. Turczaninowia, 4, 5–35.
   
7. 
   Levichev, I. G. (2006a). A review of the Gagea (Liliaceae) species in the flora of Caucasus. Bot Zhurn (Leningrad), 91, 917–951 [In Russian].
   
8. 
   Levichev, I. G. (2006b). Four new species of the genus Gagea Salisb. (Liliaceae) from Western Himalayas and the adjoining regions. Pakistan Journal of Botany, 38, 47–54.
   
9. 
   Levichev, I. G., & Ali, S. I. (2006). Seven new species of the genus Gagea Salisb. (Liliaceae) from Western Himalayas and adjoining regions. Pakistan Journal of Botany, 38, 55–62.
   
10. 
    Peruzzi, L., Bartolucci, F., Frignani, F., & Minutillo, F. (2007). Gagea tisoniana, a new species of Gagea Salisb sect Gagea (Liliaceae) from Central Italy. Botanical Journal of the Linnean Society, 155, 337–347.
    
11. 
    Tison, J.-M. (2004). Gagea polidorii J. -M. Tison, espèce méconnue du sud-ouest des Alpes et des Apennins. Acta Bot Gallica, 151, 319–326.
    
12. 
    Tison, J.-M. (2009). Update of the genus Gagea Salisb. (Liliaceae). Lagascalia, 29, 7–22.
    
13. 
    Zhao,Y.-Z.,&Zhao, L.-Q. (2003).Anew species of Gagea (Liliaceae) from Nei Mongol, China. Acta Phytotaxonomica Sinica, 41, 393–394.
    
14. 
    Zhao, L.-Q., & Yang, J. (2006). Gagea daqingshanensis (Liliaceae), a new species from Inner Mongolia, China. Annales Botanici Fennici, 43, 223–224.
    
15. 
    Zarrei, M., Wilkin, P., Ingrouille, M. J., & Chase, M. W. (2010a). Gagea calcicola (Liliaceae), a new species from southwestern Iran. Kew Bulletin, 65, 89–96.
    
16. 
    Zarrei, M., Wilkin, P., Ingrouille, M. J., & Chase, M. W. (2010b). Gagea robusta (Liliaceae), a new species from Flora Iranica area. Kew Bulletin, 65, 327–336.
    
17. 
    Иващенко А.А. Тюлпаны и другие луковичные растения Казахстана. Алматы: 2005. – 192с.
    
18. 
    Левичев И.Г. Фитогеографический анализ рода Gagea Salisb. (Liliaceae) // Komarovia, 1999б. - №1. - С. 45-57.
    
19. 
    Левичев И.Г. (1990). О возрастной изменчивости и гибридизации у некоторых представителей Gagea (Liliaceae). Бот. журн. 75(5): 658-667.
    
20. 
    Dodonaeus R. (1583) Stirpium historiae. Antverpiae. 860 p.
    [illus. Bulbus sylvestris (= G. pratensis)]
    
21. 
    Clusius C. (1601) Rarioirum plantarum historiae. Antverpiae. 364 p.
    [illus. Ornithogalum Pannon luteo florae (= G. pusilla), Ornithogalum pallido florae (= G. pratensis)]
    
22. 
    Boerhaave H. (1727). Index alter plantarum quae in horto academico Lugduno-Batavo Aluntur. Lugduni Batavorum, 2: 142-143.
    
23. 
    Linnaei C. (1753). Ornithogalum. // Species plantarum. Holmiae. 1: 306.
    
24. 
    Гроссгейм А. А. (1935). Род Gagea Salisb. - Флора СССР. Ленинград. 4: 61-112, 734-738, рис. 6-9, 44.
    
25. 
    Байтенов М.С. Флора Казахстана. Т. 2. Родовой комплекс флоры. – Алматы: Ғылым, 2001. – 280 с.
    
26. 
    Антонов А. С. Вычислительная филогенетика и геносистематика "ВФГС' 2007" [Текст] : к 50-летию становления отечеств. филогенетики и геносистематики: материалы междунар. конф., 16-19 нояб. 2007 г., г. Москва
    
27. 
    Nei M & Kumar S (2000) Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford University Press, New York.
    
28. 
    Шнеер В.С. О видоспецифичности ДНК: 50 лет спустя. Биохимия, 2007, том 72, вып. 12, с. 1690 – 1699
    
29. 
    Peterson, A., John, H., Koch, E., Peterson, J., 2004. A molecular phylogeny of the genus Gagea (Liliaceae) in Germany inferred from non-coding chloroplast and nuclear DNA sequences. Pl. Syst. Evol. 245, 145–162.
    
30. 
    Pascher, A.A., 1904. UЁ bersicht uЁber die Arten der Gattung Gagea. Sitzungsberichte des deutschen naturwissenschaftlich-medizinischen Vereins fuЁr BoЁhmen. Lotos (N.F.) 24, 109–131.
    
31. 
    Peruzzi, L. (2003). Contribution to the cytotaxonomical knowledge of Gagea Salisb (Liliaceae) sect. Foliatae A. Terracc. and synthesis of karyological data. Caryologia, 56, 115–128.
    
32. 
    Gargano D, Peruzzi L, Caparelli KF, Cesca G (2007) Preliminary observations on the reproductive strategies in five early-flowering species of Gagea Salisb. (Liliaceae). Bocconea 21:349–358
    
33. 
    Schnittler M, Pfeiffer T, Harter D, Hamann A (2009) Bulbils contra seeds: reproductive investment in two species of Gage (Liliaceae). Plant Syst Evol 279:29–40
    
34. 
    Westergård M (1936) A cytological study of Gagea spathacea (with a note on the chromosome number and embryo-sac formation in Gagea minima). C R Trav Lab Carlsbergv 21:437–45
    

Научный руководитель – д.б.н., профессор, академик НАН РК, Берсимбай Р.И.

Механизм действия данного комплекса в клетках животных изучен на достаточно высоком уровне. Известно, что mTOR состоит из двух комплексов. Комплекс mTORC1 является мишенью иммунодепрессанта рапамицина (это объясняет название белка «мишень рапамицина у млекопитающих»), регулирующий клеточный рост и размер клеток, активируя множество анаболических процессов, включая биосинтез белков, липидов и органелл, а также ограничивая катаболические процессы, такие как аутофагия. TOR данного комплекса инактивируется противогрибковым иммунодепрессантом рапамицином, который связываясь с TOR и FKBP12 формирует токсичный комплекс, который имитирует сигналы напряжения [5-7]. FKBP12 является пептидопролил изомеразой, которая была первоначально идентифицирована как цитозольный рецептор иммунодепрессантов FK506 и рапамицина [8]. Последние данные свидетельствуют о том, что рапамицин ингибирует функцию TOR-киназы, вызывая диссоциацию RAPTOR с TOR [9].

При этом показано, что активация киназы TOR опосредовано при взаимодействии с регуляторно-ассоциированным белком TOR (Raptor), который, как полагают, контролирует набор субстратов для TOR. Данный белок играет ключевую роль у млекопитающих в регулировании p70S6K. Было показано, что RAPTOR непосредственно связывается с p70S6K, и служит материалом для облегчения связывания других белков TOR, p70S6K и может получить прямой сигнал от TOR [10-12].

Рассматривая комплекс ТОР-Raptor, то лучше всего охарактеризованы две его цели – это рибосомный белок S6 киназы 1 (S6K1) и транскрипционный репрессор 4E-BP1. Как следует из названия, S6K1 представляет собой S6 протеинкиназу, целью которой являются сигнал верхнего потока – строительный фактор (UBF), эукариотический фактор инициации 4B (eIF4B) и S6K Аly/Ref (SKAR). У млекопитающих, фосфорилирование, которое зависит от mTOR вызывает активацию S6K1 и торможения 4E-BP1 вместе с нижестоящими рефлекторами, транскрипционный синтез и общий синтез белка [13]. Таким образом, можно сказать, что основной функцией mTORC1 комплекса является регуляция синтеза белка путем фосфорилирования 4E-BP1 и S6K1.

Комплекс mTOR у млекопитающих, Rictor и GβL (TOR, AVO1-3 и LST8 в С.cerevisiae) является рапамицин нечувствительным в связи с его неспособностью связывать рапамицин-FKBP12. Комплекс, содержащий Rictor (млекопитающие) или AVO1-3 (дрожжи) регулирует актин цитоскелета и фосфорилирует протеин киназы семейства AGC. Также в состав данного комплекса входит mLST8 (mammalian lethal with Sec 13 protein 8), mSIN1(mammalian stress-activated protein kinase interacting protein) [14], protor 1 (protein observed with rector-1) [15] и белок deptor (DEP – domain-containing mTOR-interacting) [16]. Несмотря на достаточную изученность данного комплекса, не выяснена окончательная роль данного белка, но уже сейчас можно сказать, что комплекс mTORС2 играет ключевую роль в различных биологических процессах, включая клеточный метаболизм, пролиферацию и выживание клеток, организацию цитоскелета.

Несмотря на важность TOR пути у эукариот, мало известно о регуляторных механизмов пути TOR комплекса у растений (рTOR). TOR и RAPTOR у животных, как известно, взаимодействуют друг с другом [6] и была проведена работа рассматривающая взаимодействие RAPTOR1 и TOR у растений. Это взаимодействие происходит через домен HEAT повторения TOR, как и в случае с сигнальной системой TOR у животных.

Точно установлена связь активности белка Raptor и регуляции роста клеток в ответ на питательные вещества в дрожжах и многоклеточных организмах. Эта же связь обнаружена и в растительных клетках. Примером может служить работа G.H. Anderson с соавторами установившими, что нарушение AtRaptor1B в растениях дает широкий спектр дефектов развития: корни толстые и растут медленно, отстают в росте листья, почки и соцветия, показано уменьшение апикального доминирования. Все это говорит о причастности TOR сигнального пути как основного регулятора роста клеток не только дрожжей и многоклеточных, но также участвует в поддержании роста побегов из апикальной меристемы растений [17]. Эти данные подтверждаются тем, что TOR и RAPTOR гомологи были обнаружены в Arabidopsis thaliana (рTOR и RAPTOR1/RAPTOR2, соответственно), а их функции были вовлечены в эмбриональном развитии [18-19] и управляемый меристемный рост клеток [20]. Кроме этого имеются данные указывающие, что важной функцией ТОР пути является регулирование митохондриальной активности и, следовательно, продуктивности активных форм кислорода, которые влияют на продолжительность жизни [21, 22], и в растениях, оказывают влияние на окислительный стресс, расширение клеточной стенки и рост клеток [23, 24].

Также показано, что гомолог Mei2 (AML1 белок), белок сигнализации мейоза у Arabidopsis, взаимодействуя с RAPTOR1, снижает синтез белка AML1 и тем самым подавляет синтез pTOR [25]. В Arabidopsis были определены два предполагаемых гомолога S6K с высокой последовательностью гомологии (87% идентичности) [26]. Они были первоначально названы ATPK6 и ATPK19, а затем переименованы в S6K1 и S6K2, соответственно [27, 28]. Сделано предложение, что S6K2 может быть ортологом p70S6 киназы, поскольку было показано, он иметь возможность фосфорилировать рибосомальный S6 белок [27, 28]. Активность в растениях S6Ks увеличивается в ответ на введение ауксинов и цитокининов [27]. Имеются сообщения, показывающие влияние осмотического стресса на активность S6K1 через киназный путь рTOR. Кроме того, он может проходить через PDK1 путь, который также был известен по регулированию S6K в клетках животных [29].

Имеется сообщение указывающее, что Arabidopsis не чувствителен к специфическому TOR ингибитору рапамицину, так как рапамицин не может образовывать тройной комплекс с FKBP12 и TOR. Тем не менее, экспрессия дрожжей FKBP12 вызывает рапамицин чувствительность в Arabidopsis [30, 31].

Поскольку растения непрерывно сталкиваются со стрессом в течение всего их жизненного цикла, TOR путь в растениях может иметь первостепенное значение. Этот путь может связывать различные сигналы стресса с сигнальными путями роста и оптимизации роста растений в различных экологических условиях. Предварительные данные показывают, что посттранскрипционные механизм могут играть роль в регулирование TOR пути [32].

Несмотря на важность функций TOR у эукариот, мало известно о сигналах верхнего потока и нижестоящих эффекторов TOR-сигнальной системы у растений, а также его комплексах. Основным препятствием для выяснения TOR-сигнальной системы у растений является отсутствие удобных и надежных молекулярных и биохимических анализов для мониторинга деятельности TOR растений. Недавно ученые сообщили, что сайт-специфическое фосфорилирование S6Ks у Arabidopsis может служить надежным и чувствительным молекулярным и биохимическим маркером для контроля эндогенной активности TOR PK в Arabidopsis.

Magdy M. с соавт. провели исследования, в которых были клонированы гены рTOR-киназы Arabidopsis и предприняты попытки установить основные пути регуляции TOR в растениях. Они обнаружили, что RAPTOR1 взаимодействует с HEAT и S6K1 in vivo, а также показали зависимость активности S6K1 от осмотического стресса. Кроме того, они экспессировали RAPTOR1 вместе с S6K1 в листья табака (Nicotiana Tabacum) и обнаружили, что гиперэкспрессия RAPTOR1 оказало устойчивость S6K1 к осмотическому стрессу. Было показано, что активность PDK1 в Arabidopsis не подавляется воздействием осмотического стресса, что осмотический стресс ингибирует S6K в растениях и может быть опосредовано через TOR [33].

Были получены интересные данные, показывающие наличие низкого уровня генов TOR и RAPTOR в конститутивно различных тканях Arabidopsis, при котором уровень экспрессии существенно не изменился в течение различных физиологических условиях [19, 25, 33], и кроме этого TOR может регулировать некоторые посттранскрипционные поступательные механизмы [32].

Известно также, что PDK1 активизирует протеинкиназы семейства AGC, к которым принадлежит S6K, и несколько PDK1 субстратов, в том числе PKB, S6K, RSK, SGK и PKC [29, 34, 35]. Также было показано, что данные по PDK1 у Arabidopsis могут дополнять данные по мутированным PDK1 дрожжам, что свидетельствует о существовании функционального сохранения PDK1 пути у эукариот [36].

Таким образом, рост клеток тесно связан с наличием питательных веществ. Белок TOR в настоящее время признается в качестве одного из главных факторов управления ростом в эукариотических клетках. В клетках млекопитающих, деятельность и функции TOR и, следовательно, деятельность его цели контролируется различными факторами, включая аминокислотные уровни, факторы роста, доступность АТФ, гипоксия, полифосфатов и фосфатидной кислоты. Говоря же о деятельности и функциях TOR в растениях, то данный вопрос изучен на недостаточном уровне и требует тщательного изучения и глубокого анализа.