-3-3-белки являются важными метаболическими регуляторами
Было обнаружено, что белок-ингибитор нитратредуктазы принадлежит к семейству регуляторных белков, называемых 14-3-3-белками, которые широко распространены в животном и растительном царствах. 14-3-3-белки связываются специальным связывающим сайтом — с шестью аминокислотами белка-мишени, содержащим фосфорилированный серин в положении 4. Это было проверено для нитратредуктазы в опыте, в котором серин в связывающем 14-3-3-белок сайте нитратредуктазы был заменен путем мутагенеза на аргинин: измененная нитратредуктаза не могла более инактивироваться фосфорилированием. 14-3-3-белки могут связываться с многими белками, регулируя их активность. Они образуют большое семейство мультифункциональных регуляторных белков, многие изоформы которых присутствуют лишь у отдельных растений. Таким образом, 14-3-3-белки регулируют у растений активность Н+-Р-АТФазы (раздел 8.2) плазматической мембраны. 14-3-3-Белки регулируют функцию факторов транскрипции (раздел 20.2) и транспорт белка в хлоропласты (раздел 21.3). Имеются указания на то, что 14-3-3-белки участвуют в регуляции трансдукции сигнала (раздел 19.1), так как они связываются с различными киназами белков, а также играют некоторую роль в защитных процессах при биотических и абиотических стрессах. Выяснение этих различных функций 14-3-3-белков в настоящее время представляет собой весьма актуальную тему исследований.
Эта важная функция 14-3-3-белков в метаболической регуляции используется патогенным грибом Fusicoccum при нападении на растения. Этот гриб вырабатывает соединение фузикокцин, которое специфически связывается с 14-3-3-белком, занимая сайты различных белков[1], и таким образом подавляет регуляторную функцию 14-3-3-белков. Это может нарушить метаболизм до такой степени, что растение, в конечном счете, погибает. Подобное нападение разыгрывается весьма изощренно. Когда, например, Fusicoccum amygdalis инфицирует персиковые или миндальные деревья, сначала он поражает лишь немногие листья. В этих листьях гриб выделяет фузикокцин в апопласт, откуда это вещество распространяется с током воды по остальным частям растения. В конце концов фузикокцин достигает устьичных клеток, где он активирует сигнальную цепь, удерживающую устьица постоянно открытыми. Это приводит к очень большой потере воды; в итоге листья увядают, дерево отмирает и становится источником питания для гриба.
В регуляции нитратредуктазы и сахарозофосфатсинтазы много общего
Описанный механизм регуляции восстановления нитрата путем фосфорилирования серинового остатка нитратредуктазы специфическими про-теинкиназами и протеинфосфатазами имеет удивительное сходство с регуляцией сахарозофосфатсинтазы, обсуждаемой в главе 9 (см. рис. 9.18). В темноте оба фермента инактивируются посредством фосфорилирования, которое в случае нитратредуктазы требует также связывания белка-ингибитора. Оба фермента вновь активируются протеинфосфатазами, которые ингибиру-
ются окадаевой кислотой. Сахарозофосфатсинтаза также имеет сайт связывания с 14-3-3-белком, однако его значение для регуляции еще неясно. Хотя многие детали еще неизвестны, но очевидно, что основные механизмы быстрой регуляции светом сходны у сахарозофосфатсинтазы и ни-тратредуктазы.
