镉诱导番茄悬浮细胞程序性死亡中乙烯、氧化应激和脂源性信号的参与

广泛的研究正在寻找寻找涉及病原体攻击，化学诱导和非生物诱导者的植物中编程的细胞死亡（PCD）的表征，但仍有有限的关于重金属在PCD诱导中的作用的报道，并且关于镉触发的较少的知名植物系统中的信号转导。用重金属的生物圈污染对农业作物和人类健康有害影响。在动物模型中，镉中毒通过凋亡表型出现的细胞凋亡，氧化应激参与CD作用的机制。本工作的目标是调查编程的细胞死亡是否发生在镉处理的番茄悬浮细胞中;确定有助于参与镉毒性的信号转导途径的一些生化过程;探讨氧化应激（过氧化氢），乙烯和脂质衍生信号的作用，并寻找镉和喜树碱诱导的细胞死亡之间的相似性。

用番茄悬浮液，线MSK8进行实验。不同生物化学步骤的特异性抑制剂与CDSO同时施用_4.或拓扑异构酶-1抑制剂喜树碱（CPT）。在24小时后测定细胞活力（活细胞的FDA染色）和H的动态测定₂O.₂通过化学发光在铁氰化物催化的鲁米诺的氧化氧化中测量生产。测试了特异性胱天蛋白酶肽抑制剂，抗氧化剂，NADPH氧化酶抑制剂，钙通道阻断剂，磷脂循环抑制剂，蛋白激酶抑制剂和乙烯封闭剂。在24小时内施用乙烯，在头部空间中高达100ppm的浓度。有关方法论的详细信息，请参阅[1那2]。

人类Caspase-1抑制剂AC-YVAD-CMK和宽范围的Caspase抑制剂Z-ASP-CH₂-DCB，消除cd处理和cpt处理的细胞死亡(见表)1)．这有力地表明，镉诱导的细胞死亡途径使用类caspase蛋白酶，并给出了一个理由，假设在番茄悬浮细胞中，镉触发的细胞死亡最可能类似于程序性细胞死亡的特征。过氧化氢的量随Cd和CPT的增加而增加。使用抗氧化剂和钙通道阻滞剂可有效抑制细胞死亡(见表)1)．咪唑、槲皮素和山奈酚对NADPH氧化酶的抑制作用显著降低了细胞的死亡比例。

乙烯处理进一步降低Cd和cpt，降低细胞活力。与Cd或cpt处理的细胞进行的对比实验显示，细胞对乙烯抑制剂AVG的反应类似(见表)2)．AVG大大降低了响应CD或CPT而增强的细胞死亡。在镉处理的细胞中发生了内源性乙烯生产（通过激光光声测量）的增加。数据清楚地证明乙烯参与CD和CPT-触发的细胞死亡。IP._3.循环抑制剂对cd诱导的细胞死亡有较强的抑制作用。

越来越多的证据表明，类caspase半胱氨酸蛋白酶与动物caspase具有相似的功能，参与了植物细胞的程序性死亡。除了发现caspase样蛋白酶参与细胞死亡响应病原体入侵，非生物胁迫和化学诱导，我们的数据显示，镉诱导的细胞死亡也是一种由caspase样蛋白酶介导的程序性细胞死亡形式。我们已经确定了过氧化氢和钙在镉诱导的凋亡细胞死亡中的关键作用，并证明氧化应激与镉和喜树碱触发的细胞死亡都相关。我们还发现，多胺精胺能有效地在化学应激条件下保持细胞活力。

乙烯是植物细胞死亡的重要介质。乙烯极大地刺激镉诱导的细胞死亡，以及镉处理增强了内源乙烯的产生，表明乙烯参与了镉诱导的番茄悬浮细胞的死亡。磷脂酶C、磷脂酶D、肌醇磷酸单磷酸酶、肌醇-3-磷酸激酶和磷脂酸的特异性抑制剂的应用，使cd刺激的细胞死亡显著降低，这是第一个更详细的证据，表明在植物中cd触发的细胞死亡涉及磷脂途径。

总的来说，细胞对镉诱导和抑制剂的反应表明，镉引发的细胞死亡与CPT治疗引起的细胞死亡类似[1-4.]并且涉及酪蛋白酶样蛋白酶，氧化应激和乙烯。植物细胞中的CD诱导的细胞死亡表现出与人力资源的相似性[5.通过已知的细胞凋亡诱导化学品和其在动物系统中的作用诱导的细胞死亡。

Elena Iakimova和Veneta kapina - toteva得到了STSM赠款(COST Action 844)和FP5 IHP LSF赠款的支持。作者感谢法国哈伦和拉尔霍文在激光光声学方面的帮助。

从属关系

1. AgroBioInstitute、索菲亚、保加利亚

   Elena Iakimova＆Aatanas Atanassov

2. 保加利亚索非亚大学生物学学院

   Veneta Kapchina-Toteva

3. 农业技术和食品创新，Wageningen大学和研究中心，Wageningen，荷兰

   Anke de Jong＆Eternst Woltering

相应的作者

对应到埃琳娜IAKIMOVA。

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