Текст книги "Рак излечим"

Рис. 44. Трехмерные контуры ФКТ: А – крысы; Б – человека и В – катарактального хрусталика.

Сходная ситуация – появление ФКТ после иммобилизации хромофоров – наблюдается не только при катаракте, но и при иных видах патологии. Развитие патологии (гастриты, рак), как и при катаракте, сопряжено с иммобилизацией продуктов ПОЛ на белках и появлением выраженной ФКТ. Жесткой матрицей, на которой иммобилизуются продукты окисления триптофана и ПОЛ при катаракте, являются белки. Так же, судя по патогенезу, и при раке. Накопление в тканях прозрачного хрусталика продуктов окисления триптофана и ПОЛ без их иммобилизации можно рассматривать как латентную стадию катаракты. То же самое происходит и при малигнизации тканей.

Эта стадия, по-видимому, предшествует предкатарактальным изменениям хрусталика, которые выявляются методом биомикроскопии с помощью щелевой лампы. Выраженная агрегация белков и значительное помутнение хрусталика, препятствующее фокусировке света на сетчатку, наступают на более поздних стадиях развития катаракты после иммобилизации продуктов окисления триптофана и ПОЛ на белках. Можно думать, что ассоциация химически активных продуктов окисления с белками резко усиливает их повреждающий эффект, химически и структурно модифицирует белки хрусталика, ограничивает ВМД и приводит к образованию белковых агрегатов. Иммобилизации продуктов окисления триптофана и ПОЛ, накапливающихся с возрастом в ткани хрусталика, могут способствовать катарактогенные факторы, в том числе ультрафиолетовый и коротковолновый видимый свет. О канцерогенных факторах сказано уже достаточно, эта работа дополнительно подтверждает участие УФ и коротковолнового видимого света в канцерогенезе, затрагивая белковые триптофанзависимые структуры. ВМД – это порождение автоволнового процесса, его составная часть. Надо полагать, нарушения в какой-либо части ГПК приводят к изменению скорости ВМД, что играет большую роль в канцерогенезе.

Для более полного раскрытия механизмов воздействия люминесцентных препаратов на функции клеток в нормальном состоянии и патологии необходимо перечислить феномены и эффекты, сопровождающие их взаимодействие с клетками и их составными частями. Прежде всего, стоит обратить внимание на тот факт, что люминесценты светятся на лейкоцитах (in vitro) и интенсивность их свечения зависит от их морфологического и функционального состояния. Что же конкретно влияет на этот процесс? Поверхностные белки, кислород, рН среды, заряд или электросопротивление? Справочник по хемолюминесценции утверждает, что это зависит от количества кислорода в тканях. Люминесценция используется для детекции всех дефектов накопления и секреции! Отсюда вывод: в бескислородной раковой среде нарушается процесс поглощения квантов. Поэтому рак так любит свет, его ему просто не хватает для автокатализа! Раз уж мы используем пигменты, АФГ для диагностики и его дериваты для лечения рака, то этот механизм должен работать при болезнях накоплений и болезнях нарушения секреции. Регистрируемое при проведении эксперимента снижение внутримолекулярной динамики (ВМД) структуры белков ткани объясняется образованием белковых агрегатов и формированием внутри– и межбелковых сшивок (в том числе и дисульфидных связей). В экспериментах на человеческих хрусталиках (больных катарактой и людей в возрасте 40–45 лет) в спектрах поглощения, кроме белковой полосы, присутствуют и длиноволновые полосы. Хромофорами длиноволнового излучения являются продукты окисления триптофана и ПОЛ. Отсюда следует вывод: нарушение ВМД и фотопроводность тканей зависят от динамики фолдинга белка. А нарушение этого процесса, в свою очередь, приводит к накоплению не только продуктов окисления триптофана и ПОЛ. Стало быть, лечение болезней накопления, рака и других можно осуществлять с помощью химических веществ пигментного ряда и 5-АФГ. Одну из главных ролей в патогенезе рака играет коллаген, так как он пронизывает весь организм как сеть, или точнее матрица. Он является связующей цепью с нано– до макроуровня, до решетки дальнего порядка. Он находится в организме в разных состояниях, от суспензии до твердокристаллического состояния. Напомню – он левозакрученный, что выводит его за рамки общей правосторонней скрученности.

Образование конечных продуктов гликозилирования вызывает специфическую флуоресценцию коллагена. Разработаны методы количественной оценки активности гликозилирования в различных тканях, основанные на интенсивности флуоресценции коллагена. Усиленная флуоресценция коллагена выявлена у больных сахарным диабетом (СД) первого типа. Глюкоза в определенных условиях, как мы знаем, «серебрится». Учитывая большую продолжительность жизни молекул коллагена и стабильность конечных продуктов гликозилирования, предложено использовать флуоресценцию коллагена как показатель «суммарного воздействия гипергликемии» в течение жизни, отражающий риск осложнений сахарного диабета (СД). D. Sell установил природу флуоресценции части коллагеновых молекул при СД, отделив флуоресцирующую фракцию при хроматографии. Обнаружены ковалентные связи между остатками аргинина и лизина в молекулах коллагена и олигонуклеотидными остатками (пентозами). Молекулы коллагена ковалентно связаны друг с другом поперечными «мостиками» из олигонуклеотидов; эта структура названа пентозидином. Помимо коллагена, аналогичные (хотя и менее выраженные) изменения выявлены и в других белках; при хронической почечной недостаточности (ХПН) или СД обнаружен повышенный уровень пентозидина в плазме, где в его состав входят плазменные белки. Остается неясным, почему при СД молекулы коллагена образуют связи преимущественно с пентозами, а не с глюкозой. Вероятнее всего, эти нарушения вызваны изменениями диссимметрии в тканях и скорости передачи информации в коллагене ввиду «выпадения» глицина из этого процесса (напомним, что в молекуле коллагена каждая третья аминокислота – глицин). Но, возможно, это результат более глобальных изменений фотоактивности в долгоживущем коллагене, зависящих от пентоз… Коллаген – основной каркас цитоплазмы и цитоскелета – представляет собой левозакрученную спираль, состоящую из 1000 аминокислот, причем каждая третья аминокислота – это глицин. Здесь налицо его дихромизм, «полосатость», то есть он подобен хромосомам, мышцам и другим светорегулирующим и светопроводящим структурам. Молекулы коллагена сплетены так, что по сути, они составляют бесконечные плети, наподобие веревки, которая опутывает и пронизывет весь организм. Как мы знаем, энергия и свет мгновенно передаются по молекулам белка, какой бы длины они ни были. В живом организме такой способностью обладают белки дискретно находящиеся в аллотропной фазе…При раке в «нитях» из коллагена и других белков появляются «разрывы», вследствие чего передача энергии и интегрирующая информация прерывается или извращается. Коллаген флюоресцирует (in vitro), и это говорит само за себя. Флюоресценция – это та часть энергии, которая не используется в фотосинтезе. Отсюда вывод: участие коллагена и D-глюкозы в раковом процессе и СД – несомненна! Поэтому в этиологии и патогенезе рака основными элементами, которые подвергаются губительному воздействию канцерогенных факторов, является коллаген, глицин-триптофановая, а затем и серотонин-мелатониновая система, то есть система бодрствования и сна. При нарушении этих фаз нарушаются и механизмы, связанные с ними. Cюда еще можно добавить элемент кальций, который оказывает огромное влияние на процессы, регулирующие стерические структуры организма, а следовательно он играет не последнюю роль в патогенезе рака.

Почему фотохимическая реакция проходит при облучении вещества не любыми лучами, а только в определенном интервале длин волн? Потому что первичным актом фотохимической реакции является поглощение света реагирующей молекулой. Эта молекула имеет собственный спектр поглощения, то есть она может поглощать отнюдь не любой свет. Действительно, чтобы реакция стала возможной, необходимо, чтобы свет поглотился. Поглощаться он может только при одном условии, если молекулы «мишени» к этому готовы. А они бывают готовы только при условии их правильной пространственной организации.

Вышесказанное однозначно подтверждает наличие механизма фотоактивного и фотозависимого, который регулирует и регулируется на клеточном и тканевом уровне. Когда извращаются именно эти механизмы, появляются «однобокие» изменения фотохимических процессов на уровне клеток и тканей, которые можно назвать фотоинверсальными.

Для того, чтобы доказать правоту вышесказанного, мы приведем факты из жизни растений. Они указывают на похожесть патогенеза ракового перерождения и некоторых процессов, происходящих в растениях. Этот текст чисто научный и предназначен для специалистов. Он должен послужить пищей для размышлений и вектором поиска механизмов патогенеза и лечения рака…

Нам известно, что триптофановая фосфоресценция при комнатной температуре выявляет «испорченность» интермедиатов сворачивания белков, аморфных агрегатов и амилоидных фибрилл, возникающих в результате неправильного фолдинга белков. Она же подсказывает, что в основе перечисленных нарушений и заболеваний (особенно рака) лежат два взаимосвязанных процесса: фолдинг белка и фотореакции, связанные с ним. Поэтому стратегическая линия, разработанная нами для «гашения» аутофлуоресценции, фотодыхания, фотосинтеза в тканях, сенсибилизированных раковыми агентами, и восстановления фолдинга белка, выбрана правильно. В примитивных клетках, типа раковых, в большом количестве образуется аммиак NН₃, «темная» пирамида. В результате этого развивается отрицательный азотистый баланс, что приводит к кахексии, и порфирины с их геометрией стремятся заполнить «черную» (в прямом и переносном смысле) дыру. Для того, чтобы ее «заткнуть», надо вводить группы из семейства «светлой» пирамиды – СН_З. Хорошо структурированная «светлая» пирамида молекул воды также помогает в этом случае. Порфирины стремятся к ультрафиолетовой «темной» части спектра, ауксины и глицин, которые функционируют в «темновом» режиме, также реактивны к этой части спектра. Здесь налицо «втягивание» их в «черную дыру» под названием рак. Раковая кахексия обусловлена «сжиганием» триптофана… Это явление подсказало направление поиска, чем мы и воспользовались. У нас и у растений он имеет ту же формулу, но его свойства отличаются, причем радикально…

Как мы выяснили, растения, являясь нашими родственниками, могут спасти нас в своих тенистых кронах… Поэтому мы, как ботаники, займемся поиском веществ и механизмов, которые могли бы помочь нам. На примере палеонтологии мы узнали, как «гуляет» симметрия по ходу эволюции, и как по мере увеличения степени свободы живых организмов происходит явное понижение уровня симметрии и усложнение иммунологии. Это приводит к большей уязвимости и чувствительности к внешним факторам. Дерево – это визуализированное отображение симметрии, диссимметрии, силовых линий магнитного поля и гравитации. Как и все живое, многие вещи природа делает по привычке, а иногда по «забывчивости». Эти забытые природой «наработки» нам и необходимо использовать для своей пользы… Основную роль в сохранении диссимметрии живого вещества играет самая древняя – кристаллоподобная система. Прикладывать кристаллы к разным частям тела и глотать их, вещь хоть и безопасная, но и не благодарная. А вот использовать самые сильные ингредиенты растений и животных, их гормоны, бесспорно надо. Мы не можем превратиться в акулу, которой любой повреждающий фактор нипочем, но использовать многомиллионный опыт ее организма, его структуру, мы обязаны. Мы должны научиться пропускать «удары», как бы не замечая их, как это делают ткани акулы. Такой высочайшей резистентности органов, систем и тканей можно достичь, применяя не только вакцинацию, но и протеино– и гормонотерапию. В организме человека не только билатеральная симметрия, но и другие виды симметрии для сохранения интеграции опираются на древнюю кристаллическую и «деревянную» координационные системы. Следовательно, организм человека – дипольный «монокристалл», с ориентированными «деревообразными» магнитными моментами. Живое вещество, внутри которого уже произошло кристаллическое упорядочение, может при определенном воздействии испытать вторичное упорядочение, приводящее к дальнейшему понижению симметрии, как в координационном расположении атомов, молекул, так и в ориентации магнитных моментов. Именно это «вторичное» упорядочивание и закрепление кубических сингоний в координационном расположении скоплений белка, т. е. в решетках дальнего порядка, часто приводит к возникновению рака. Если отношение периодов новой структуры и общей кристаллической решетки является рациональным числом, то возникшая структура и есть здоровый организм, если нет, то это патология. Общим связующим звеном между разными видами симметрии могут служить стерео-активные и стерео-зависимые вещества – гормоны. В частности гормоны роста и цитокины. Ростовые процессы высших животных находятся под влиянием многих гормонов, в первую очередь гормона роста или соматотропина, инсулина, гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов и половых гормонов. Тканевое действие гормона роста реализуется вторичной субстанцией, которая получила название инсулиноподобный фактор роста 1 (ИФР 1) и инсулиноподобный фактор роста 2 (ИФР 2). Рост, по сути, это одна из форм самоорганизации. Основное действие соматотропина направлено на регулировку обмена белков, а значит и на самоорганизацию и симметрию. Фактор, высвобождающий гормон роста, назван Somatotropin Releasing Factor, Somatocrinin (CHRF). Высвобождая гормон роста и другие пептиды, CHRF влияет на широкий спектр физиологических функций – от углеводного и липидного обмена до регуляции поведенческих реакций. Молекулы мРНК соматокринина идентифицированы в гипоталамусе, плаценте, тестикулярных клетках. В мозге и плаценте определены две различные молекулярные формы GHRF. Высокий уровень пептида выявлен в амниотической жидкости плода и плазме крови матери. Влияя на высвобождение пролактина, GHRF участвует в развитии акромегализма. Этот же пептид появляется на концах «булав» плазмограмм беременных и раковых больных, в виде «черных плодов». Стало быть, именно он и его сателлиты также принимают участие в раковом процессе. Или, другими словами, рак – это, ко всему прочему, и вышедший из под контроля GHRF и гормон роста. У высших растений симметрия, как правило, на внешней огранке смешанная, а на листьях ярко выраженная билатеральность и дуальность. Причем форма листьев подобна форме всего дерева, только они являются как бы двухмерным, «сплюснутым» его отображением. Снаружи на самом дереве или кустарнике трудно, а порой и невозможно найти признаки дуализма. Гормоны, которые регулируют рост, придают форму растению, отличаются стереохимией от гормонов, которые заведуют увяданием и опадением листьев. «Умное» поведение растений, подчинение циркадным циклам и т. д. полностью зависит от передвижения по ним, в том или ином направлении, плазмы простых химических веществ. Точно так же ведут себя кровь, лимфа и гормоны животных, они гармонично взаимодействуют с диссимметрией всего ГПК. Ученым давно известно, что как только тимус начинает уменьшаться, сразу после этого начинается быстрый рост костей скелета. Почему это происходит, и есть ли возможность повернуть этот процесс вспять? Если сравнить животное и человека с позиций симметрии, то выяснится, что высшие животные это существа с более низким уровнем симметрии. Причем важно отметить, что по отношению к симметрии, строению и функции они это как бы местами «вывернутые» наизнанку растения. В длинных трубчатых костях происходит нарождение практически всех клеток крови – аналогов листьев растений. Все клетки крови имеют высокий уровень симметрии, и она, как правило, сферическая. Ствол дерева подобен по своей структуре длинным трубчатым костям. В стволе, его меристеме, ксилеме и флоэме вырабатываются и передвигаются гормоны роста, фитонциды и т. д. Энергетическая часть растения – листья, вынесены наружу и имеют пониженную симметрию. Фитонциды подобны лимфоцитам по своей функции, а тимус это аналог верхушечной клетки растений. Это таймерные системы с обратной связью. Как только верхушечная клетка останавливается в росте, сразу начинается перераспределение ауксинов, цитокинов, гиббереллинов, отчего растение начинает взрослеть, покрываться толстой корой, принимать определенную форму и потом стареть. Вот поэтому после остановки роста тимуса, он посылает сигнал для начала роста костей. После поры зрелости начинается старение. Старение – это прежде всего нарушение скорости и упорядоченности пролиферативных процессов, увеличение общей энтропии и уровня симметрии. Как разваливается старое здание без ремонта, так и старый организм начинает разрушаться с малого. Если же мы восстановим эту поломку, то организм способен восстановить диссимметрию. Нужен толчок в нужную сторону. Этими средствами могут быть гормоны животного и растительного происхождения и ряд других веществ. Вышесказанное подсказывает путь к здоровью и долгожительству. Две половины тела и мозга, а у растений между верхушкой и корнями имеется связующее стерео-химическое связующее звено, гормоны роста. Гормоны животных – это эволюционные наследники гормонов растений. Гормон роста (соматотропин), вырабатываемый в гипофизе и клетками иммунной системы, инсулиноподобные факторы роста подобны гормонам роста растений. Эти гормоны поддерживают динамическую связь между клетками и тканями. Гормоны роста (и не только они) содержат в себе голографическую картину организма, как листья и лимфоциты. Отсюда можно сделать вывод, гормоны роста принимают непосредственное участие в процессах созидания, а их недостаток – в разрушающих процессах типа старения, возникновении аутоиммунных заболеваний и ракового перерождения тканей. Будущее в ликвидации этих негативных последствий принадлежит плазме растений, т. е. его ГПК, с растворенными в ней веществами, и главное – гормонам растений. Прежде всего, потому, что они «старше» и проще своих животных «собратьев». Они эффективней воздействуют на более древние, двухмерные, а стало быть, более фундаментальные структуры живого вещества, на чувствительность к гравитации, стерео-физические структуры, симметрию и диссимметрию. Плазма некоторых растений помогает ликвидировать и т. н. multiple drug resistens (MDR), синдром привыкания опухоли к любым препаратам. Известно, что Са²⁺ это стереочувствительный элемент, ему принадлежит значительная роль в восприятии силы тяжести. Он заведует рассредоточением органелл в клетке, пространственным и динамическим состоянием цитоскелета. После восприятия первичного стимула (изменение положения растения относительно вектора силы тяжести) происходит перераспределение потоков ауксина. Практически все полученные мутантные растения с нарушенным гравитропизмом обладают сниженной чувствительностью к ауксиновому сигналу. Возможно, что у мутантов восприятие силы тяжести и перераспределение ауксинов происходят нормально, но клетки не способные к рецепции ауксина, не в состоянии на это ответить. Еще одним бесспорным фактом является участие кальция в гравитропизме, поскольку Са²⁺ служит одним из посредников ответа на ауксин. Хелатирование ионов Са²⁺ в апопласте с помощью ЭДТА нарушает гравитропический ответ. Ионы Са²⁺ и гормоны в организмах высших животных также ответственны за пространственную ориентацию клеток и тканей. Поэтому наша надежда на ауксины в качестве противораковых препаратов имеет под собой твердую почву. По своей структуре некоторые гормоны растений понижают (некоторые повышают) уровень симметрии в тканях высших животных. Тем самым усиливают их защитные свойства и, самое главное, укрепляют иммунную систему. Они увеличивают количество цитокинов, а это в свою очередь наводит порядок в обменных процессах, тем самым восстанавливается не только локальный, но и общий гомеостаз. Это, в свою очередь, вызывает выработку клетками костного мозга достаточного количество качественных клеток защитников. Вводимые в организм гормоны роста растений (и животных) помогают наладить разрушенные стерео-связи между клетками иммунной системы и организмом. Механизм их действия несколько отличен от действия гормонов животного происхождения, так как рецепторы и пути метаболизма у них разные. Однако наше генеалогическое родство с ними, пока еще неизвестные пути воздействия веществ из растений на человека и животных, подсказывают нам, что новая терапия, основанная на гормонах, будет более естественной, физиологичной и намного эффективней.

Аскорбиновая кислота, ауксины, гиббереллины – чувствительны к свету и являются аналогами стероидных гормонов высших животных, механизм их действия также сходен. Поэтому гетероауксины, гиббериллины, триптофаноиды и т. п. можно применять для лечения рака, но только совместно с эндогенным светом очень узкого диапазона. Такая уверенность основана на том, что: а) мы и растения прямые родственники; б) известна любовь рака к свету; в) ауксины, как известно, скапливаются у однодольных растений на теневой стороне. Поэтому, вводя ауксины и освещая организм изнутри (эндогенным светом), мы ликвидируем стерические причины процесса ракообразования и «гасим» ненужные фотохимические реакции. Дальше мы детальней и скрупулезней рассмотрим поведение гормонов растений.

Закон сохранения является общим для всего сущего, начиная с симметрии и кончая биологией. При нарушении этого закона система вначале испытывает «дискомфорт», а затем либо разрушается, либо переходит в другое состояние. Вопрос, по каким законам происходит процесс разрушения системы или переход ее в другое, более упорядоченное (или неупорядоченное) состояние, самый интересный из всех вопросов естествознания. На этот переход влияют как уровень организации системы, так и состояние окружающих систем. Все процессы, без исключения, динамические и происходят в пространстве. Замечено, что иногда достаточно сверхмалых сигналов, но в нужное время и в нужном месте, чтобы весь процесс пошел по тому или иному пути. Для раскрытия тайн реогранизации того или иного процесса создано много моделей. Закон сохранения подсказывает нам, все в живом мире беспрерывно и тождественно, жизнь произошла из одного начала, и все живые существа на Земле родственники… Рак тоже является порождением биологии, но он коренным образом отличается от стратегического поведения клеток, в плане иерархии подчинения структур. Его основное отличие заключается только в одном; все его системы направлены на то, чтобы выжить в самом себе. Паразиты поступают точно так же, но паразит – это другой организм. Причем он и не обманывает хозяина, а питается за его счет до тех пор, пока его не обнаружат и выгонят глистогонным средством. Если не обнаружат, то он, допив всю «кровь», гибнет вместе с хозяином. Здесь же сам организм, вернее его небольшая часть, ведет себя как отдельный организм, сохраняя черты хозяина. Сами растения тоже страдают от новообразований не меньше, чем их младшие братья… Самим растениям также свойственны черты рака; беспрерывный, бессмертный рост, внедрение в другие организмы, трансмутации, смена пола, смена хозяина, выживание в «нечеловеческих» условиях, скорость распространения, тип питания и дыхания. Этот список может занять целую страницу. Поэтому именно они нам поведают, что такое рак, и как с ним бороться… Растения, как более примитивные живые организмы, подсказывают нам, в стилизованном виде, как ведут себя системы, клетки высших животных, их сигнальные системы и гормоны. Их необходимо «засхематизировать» и отождествить. Сейчас мы как бы «повторимся», но на более профессиональном уровне, чтобы многое стало понятным. Растения являются великими иллюзионистами и, как известно, непревзойденными врачевателями. Точно такие же «артисты» имеются и у высших животных, например гормон роста. По алфавиту среди гормонов растений первой идет абсцизовая кислота. Многие водные растения после того, как достигнут поверхности воды, развивают листья принципиально отличные от водных. Подводные листья довольно тонкие, со слабо развитой механической тканью, без устьиц. Оказавшись в воздушной среде, подводный лист гибнет. Условия воздушной среды более засушливые, чем условия под водой. Поэтому, как только точка роста оказывается над водой, в ней повышается содержание абсцизовой кислоты (АБК). Меристема начинает образовывать надводные листья. Если поместить растение в аквариум с раствором АБК, меристема решит, что ее «вынули» из воды и начнет образовывать воздушные листья. Это фокус номер один. У луковичных растений АБК по-разному действует на подземную и надземную часть листа. У лука обработка АБК вызывает перестройку цитоскелета в клетках подземной части: вместо продольного расположения кортикальных микротрубочек наблюдается их поперечное расположение. Клетки перестают расти в длину и начинают утолщаться, запасают сахара (концентрация сахаров может достигать 7-10 % от сырой массы!). Надземная часть листа, напротив, увядает, вещества из нее перемещаются в соответствующую чешую. Луковица переходит в состояние покоя, вызванного засухой. Это фокус номер два. Стимуляция развития бессемянных плодов – один из известных физиологических эффектов ауксинов. В норме плоды с многочисленными семенами лучше обеспечены питательными веществами, чем те, в которых семян нет. Аттрагирующий эффект ауксинов приводит к тому, что чем больше семян образовалось в плоде (т. е. чем больше точек синтеза ауксинов), тем лучше плод обеспечивается питательными веществами. Обрабатывая бессемянные плоды раствором ауксина, экспериментатор создает у растения «иллюзию», что семена в них есть, туда направляются питательные вещества, и это стимулирует развитие плодов. Это фокус номер три. Нечто подобное мы можем получить и у высших животных. О своем открытии «непорочного зачатия» сообщает группа исследователей из Университета Уэльса в Кардиффе. При помощи впрыскивания одного из компонентов мужской спермы – фосфолипазы PLC-zeta – они заставили яйцеклетку «поверить», что произошло оплодотворение, и вырасти в эмбрион. Через 4–5 дней после «зачатия» такой организм насчитывает до 100 клеток (фаза бластоцисты). Но никаких перспектив стать человеком зародыш не имеет, поскольку в нем отсутствует отцовский набор хромосом – обе спирали ДНК унаследованы от матери. У растений и низших животных партеногенез, или непорочное зачатие, как известно, весьма распространен. На вопрос, может ли таким образом размножаться человек, современная наука дает отрицательный ответ. Но это не аксиома…

Гипотеза транспорта ауксинов активно разрабатывалась в 1950-е годы и с тех пор почти не изменилась. Считается, что клетка получает ауксин из внешнего пространства (апопласта), где ИУК связана с протоном. ИУК (нейтральная частица) через специальный белок-переносчик (influx carrier) проникает в клетку по градиенту концентрации. Предполагают, что «каналом» для ИУК служит белковый продукт гена AUX 1. В цитоплазме среда более щелочная, чем снаружи, поэтому ИУК диссоциирует (от нее отрывается протон) и становится отрицательно заряженным ионом. Заряженной частице пересечь мембрану труднее. Выходит анион ИУК из клетки активно, при этом задействованы трансмембранные переносчики ИУК, работающие с затратой энергии. «Насосы» (efflux carrier) расположены в нижней части клетки, что и обеспечивает полярный (направленный) транспорт ауксинов. Сам переносящий белок можно конкурентно ингибировать трииодбензойной кислотой. На роль белков-переносчиков ИУК претендует продукт гена PIN. При мутации полярный транспорт ауксина сильно снижается. Кроме того, с белком, выносящим ИУК из клетки, ассоциирована регуляторная субъединица. Эта субъединица может связываться с нафтилфталаминовой кислотой, при этом транспорт ауксина также блокируется. Насосы, работающие с ИУК, по-видимому, связаны с цитоскелетом и при изменении внешних факторов (например, освещения) могут быстро передвигаться в нужную сторону (на теневую). Концентрация ауксина по разные стороны стебля меняется очень быстро: уже через 10–15 минут можно регистрировать ответ клеток на неравномерное распределение ауксина. Нарушить полярный транспорт ауксинов достаточно легко, применив вещества, ингибирующие сборку актиновых филаментов (например, цитохолазин D). Следует отметить, что транспорт ауксинов в зоне вторичного утолщения у древесных растений не достаточно исследован. Скорее всего, в этих случаях транспорт ауксина идет по симпласту (по флоэме). Для нормальной жизни в растении всегда должен существовать баланс между ауксинами и цитокининами. Процесс вегетативного роста растений можно моделировать, рассматривая только полярный транспорт и взаимодействие ауксинов и цитокининов. Представим, что главный стебель отделен от корня. В верхней части осталась точка синтеза ауксинов, цитокинины в дефиците. Ауксин из апекса транспортируется к основанию черенка, где создается избыток этого гормона. Чтобы сохранить гормональный баланс, нужны цитокинины: в основании закладываются придаточные корни. У оставшейся нижней части растения есть точки синтеза цитокининов, а ауксинов не хватает. Цитокинины транспортируются наверх и накапливаются около среза. Это также вызывает нарушение гормонального баланса, что приводит к активации синтеза ауксинов. Пробуждаются спящие почки или даже возникают новые из каллусной массы. Здесь воочию видно состояние неустойчивого равновесия, когда баланс в целом поддерживает примерно равное количество того или иного гормона. Они же ответственны за форму и пространственное положение растения и его частей. Ввиду того, что растения неподвижны, они, наряду с природой и климатом, подстраиваются под них, а также отражают структуру и форму пространства, окружающего их. В интактном растении активные деления клеток сосредоточены на кончике корня и на кончике побега. Согласно модели, чем дальше находится орган от кончика корня, тем меньше в нем цитокинина. Апексом побега транспорт заканчивается и происходит накопление цитокинина. Ауксин сам синтезируется в апексе побега. Таким образом, в меристеме побега концентрация цитокининов и ауксинов оказывается достаточной для поддержания клеточных делений. Обратная ситуация наблюдается в апексе корней: ауксин накапливается, т. к. апекс корня является конечным пунктом транспорта. Вместе с синтезируемыми цитокининами в кончике корня ауксины вызывают клеточные деления в меристеме корня. Чем больше расстояние от кончика корня до верхушки побега преодолевают гормоны, тем меньше их содержание в меристеме. Наконец, наступает момент, когда цитокинины перестают поступать в апекс побега в нужной для делений концентрации. Рост стебля вверх останавливается. Аналогично регулируется рост корня вглубь. Таким образом, полярный рост растения можно моделировать на основании баланса ауксинов и цитокининов. Опять-таки полярность роста приписывается только растениям. Это не так, учитывая, что в эволюции все взаимосвязано, животным это совсем не чуждо… Только выглядит это несколько иначе. И полярность начинается с тимуса – это апекс побега, а надпочечники и костный мозг – это апекс корня… В зоне вторичного утолщения делящиеся клетки расположены не случайно. По флоэме вниз перемещается ауксин, а по ксилеме вверх – цитокинин. Вспомним, что во флоэме гормоны циркулируют и завихряются в клетке, а по ксилеме гормоны движутся прямо без остановок. Как мы уже знаем, при облучении синим светом перенос ауксинов тормозится. Между этими тканями лежит камбиальное кольцо (слой делящихся клеток). Здесь клетки находятся на «перекрестке» потоков ауксинов и цитокининов (а также фотоассимилятов и минеральных веществ), необходимых для деления клеток. Работу камбия также можно смоделировать, исходя из теории поддержания баланса фитогормонов. Если ауксин преобладает, камбий откладывает больше ксилемных элементов (чтобы обеспечить приток цитокининов из корней). Наоборот, преобладание цитокининов заставляет камбий откладывать больше флоэмы. По ней поступят новые порции ауксина и снова возникнет равновесие между двумя типами гормонов. Заметим, что поврежденные корни или ветки гораздо хуже утолщаются. Причина этого – в низкой способности этих органов к синтезу гормонов. С другой стороны, чем больший поток гормонов проходит через ветку или корень, тем сильнее утолщение, больше «транспортных магистралей» и больше механическая прочность. Суммируя эффекты ауксинов, нельзя не отметить адекватность ответов растений на внешние стимулы, которая достигается за счет перераспределения единственной группы гормонов – ауксинов. Итак, по теории тропизмов Холодного-Вента концентрация ауксинов повышается на теневой (при фототропизме) или на нижней (при отрицательном геотропизме) стороне побега. Заметим, что нижняя сторона часто оказывается одновременно и теневой. Апекс побега воспринимает внешние стимулы и активно перераспределяет ауксины. В субапикальной зоне происходит более интенсивный рост нижних (теневых) клеток, что приводит к тропизму (т. е. наилучшей ориентации верхушки побега в пространстве). В зоне ветвления стекающий по теневой стороне ауксин не дает развиваться боковым почкам, а на более освещенной части стебля боковые почки раньше «просыпаются». В итоге, крона одиноко стоящего дерева направлена ветками в южную сторону, а в лесу крона занимает самое лучшее положение, закрывая своими побегами малейшее хорошо освещенное пространство. Если побег упал на землю, стекающий вниз ауксин не дает там развиваться боковым почкам – они начинают рост на верхней стороне поваленного ствола. На нижней стороне могут образоваться придаточные корни, которые сразу же окажутся в контакте с почвой, что позволяет поваленному стеблю укорениться. При исследовании химической природы АБК оказалась изопреноидным соединением. Она содержит 15 атомов углерода, которые соединены в характерные изопреновые С₅-звенья. Число 15 также наводит на размышления о резонансе… Обычно изопреноиды синтезируются в пластидах из общего предшественника – дезоксиксилозо-5-фосфата. Далее это соединение превращается в изопентенилпирофосфат – универсальный блок терпеноидного метаболизма. Прямой синтез АБК характерен только для фитопатогенных грибов (например, для возбудителя серой гнили – Botrytis). У высших растений АБК синтезируется через более сложные предшественники. Т. о., можно рассматривать АБК как продукт специфической деградации каротиноидов. Первые этапы биосинтеза АБК связаны с виолаксантиновым циклом. Зеаксантин через промежуточный продукт – антераксантин – превращается в транс-виолаксантин. Дальнейшие превращения включают 9-цис-изомеризацию каротиноидного предшественника (на эту роль претендуют виолаксантин и неоксантин). В конечном итоге 9-цис-предшественник расщепляется на два неравных фрагмента: С₁₅ (ксантоксин) и С₂₅. С₂₅-фрагмент быстро деградирует, а ксантоксин превращается в абсцизовый альдегид. Для последнего этапа биосинтеза необходим молибден-содержащий белок, который катализирует превращение абсцизового альдегида в АБК. Примечательно, что молибденовый кофактор у этого фермента общий с нитрат-редуктазой и ксантин-дегидрогеназой. При мутациях, затрагивающих синтез молибденового кофактора, наблюдается плейотропный эффект: растение не может восстанавливать нитрат и не способно конвертировать абсцизовый альдегид в кислоту. Если ауксинов слишком много, то начинается синтез гормона-антагониста – этилена. Этилен угнетает рост побегов в длину, способствует опадению листьев, ингибирует рост главного корня. Если обрабатывать растение естественными ауксинами (ИУК, ИПВК и др.), то оно быстро начнет перерабатывать их, окисляя или «отправляя в запас» избыток ауксинов. У растений, как правило, нет систем инактивации синтетических аналогов ауксинов (НУК, и особенно – 2.4-Д). При обработке растений этими соединениями происходит синтез антагонистов (прежде всего этилена) со всеми вытекающими последствиями: угнетением роста, пожелтением и сбрасыванием листьев и т. д. Особенно неустойчивы к воздействию 2.4-Д двудольные растения, у которых быстро отмирают кончики корней. Это свойство позволило использовать синтетический ауксин – 2.4-Д – в качестве гербицида, селективно убивающего двудольные. 2.4-Д нашла применение везде, где основная возделываемая культура – однодольное растение. Гербицидные свойства ауксинов играют роль при укоренении черенков. При превышении рекомендованной концентрации препарата или времени обработки, растения синтезируют этилен, что неблагоприятно скажется на состоянии черенков. В растениях биосинтез гиббереллинов начинается в пластидном компартменте. Из дезоксиксилозо-5-фосфата образуется изопентенилпирофосфат и далее (путем конденсации) геранилпирофосфат и геранилгераниолпирофосфат. Ключевым моментом биосинтеза гиббереллинов является циклизация последнего продукта с образованием энт-копалилдифосфата и энт-каурена, который считается предшественником всех гиббереллинов. Энт-каурен покидает пластиду, и дальнейший синтез идет в цитоплазме. Последовательными реакциями окисления образуются энт-кауреновая кислота, энт-гидроксикауреновая кислота ГК₁₂-альдегид и ГК₁₂-кислота. После этого биосинтез гиббереллинов разветвляется на параллельные ветви, которые путем модификации радикалов и замыканием дополнительных циклов внутри молекул приводят ко всему разнообразию гиббереллинов. Физиологически активными являются далеко не все гиббереллины. Физиологической активностью обладают в частности ГК₁, ГК₃, ГК₄, ГК₇ и др., причем физиологическая активность зависит от видовой принадлежности растения. Одно и то же соединение может быть активно в одном виде растений, но не проявлять физиологической активности в другом. Биосинтез гиббереллинов контролируется многими факторами. Например, начальные стадии биосинтеза находятся под контролем развития (т. е. включаются на определенных стадиях развития и дифференцировки). Переход от ГК₁₂ или ГК₅₃ к ГК₉ или ГК₂₀ зависит от длины дня и от уровня ауксинов. В этой точке метаболизма регулируется переход к цветению под действием гиббереллинов. На переход от ГК_9/20 к активным ГК_4/1 влияют как ауксины, так и красный свет. Эта стадия биосинтеза находится под контролем при прорастании семян. Рецепция гиббереллинового сигнала приводит к замедлению указанных выше переходов, и одновременно усиливается превращение активных ГК_4/1 в неактивные ГК_34/8. Как и большинство растительных гормонов, гиббереллины могут конъюгировать с сахарами, образуя неактивные гликозиды (запасные формы гиббереллинов). Кроме того, в растениях существуют специфические оксидазы, которые необратимо переводят гиббереллины в неактивные соединения. О путях передачи гиббереллинового сигнала известно достаточно мало. Рецептор(ы), связывающиеся с гиббереллинами, пока еще не охарактеризованы. Показано, что в трансдукции сигнала участвует цГМФ. Гликозилирование является важным событием в репрессии ответа на гиббереллин. При повреждении белка репрессия снимается, и можно наблюдать постоянный ответ на гиббереллин, который не зависит от добавления гормона. Еще один белок гиббереллинового ответа был выделен благодаря мутации gai (GA-insensitive). Он оказался транскрипционным регулятором. При повреждении генного локуса GAI растения становились нечувствительными к гиббереллинам. Гиббереллины способны вызывать синтез специфических транскрипционных факторов, которые обозначены как GAMyb. Эти регуляторы узнают последовательности в промоторных участках многих генов (например, у гена a-амилазы ячменя – о роли этого фермента см. ниже). Ауксины синтезируются у разных растений разными путями. Долгое время считалось, что ИУК образуется единственным путем из аминокислоты триптофана. Этот процесс происходит как минимум в три стадии: (1) декарбоксилирования, т. е. удаления СО₂; (2) дезаминирования, т. е. удаления NH₂-группы; (3) окисления, т. е. удаления электронов. Некоторые растения не органичиваются этим набором реакций, а включают в метаболизм ауксинов соединения серы, и биосинтез растягивается на 6 и более стадий. Чтобы исследовать метаболические пути, ведущие от триптофана к ИУК, генетики получили мутантов, не способных синтезировать триптофан. Однако, не у всех растений при этом меняется синтез ауксина! По-видимому, есть еще один путь синтеза ИУК, в котором триптофан не участвует. Некоторые растения способны эксплуатировать оба пути: триптофановый и «нетриптофановый» и переключают их в зависимости от обстоятельств. При раке происходит то же самое! После образования ауксин часто подвергается дальнейшим превращениям. Так, ИУК может связываться с сахарами, аминокислотами или даже белками, образуя не активные (запасные) формы. При необходимости ИУК можно освободить из этих соединений и восстановить ее физиологическую активность. Интересно, что в классических опытах Дарвина с канареечной травой синтеза ауксина в верхушке колеоптиля не происходит! ИУК образуется в период роста зародыша семени, а когда зерновки созревают, ИУК переходит в форму неактивного гликозида. При прорастании гликозиды ИУК транспортируются в апекс проростка, где происходит высвобождение активного ауксина, и уже свободная ИУК распределяется по колеоптилю канареечной травы в зависимости от освещенности. Заметим, что колеоптиль – это временный орган семени и проростка злаков. Он нужен для пробивания почвы при прорастании. Внутри колеоптиля заключена верхушечная меристема побега, которая образует стебель и листья. Синтез собственного ауксина сосредоточен именно здесь, а не в верхушке колеоптиля. Кроме образования неактивных конъюгатов, ИУК может разрушаться. Это происходит либо специфически (с помощью ИУК-оксидазы), либо неспецифически (полифенолоксидазой, которая кроме ИУК может работать с разнообразными фенольными соединениями). В обоих случаях потеря ауксина невосполнима. Таким образом, по мере удаления от точки синтеза концентрация ауксинов падает за счет необратимого окисления и связывания в неактивные формы. Синтез этилена в растениях начинается с аминокислоты метионина. Взаимодействуя с АТФ, образуется S-аденозилметионин. (Этот интермедиат используется не только в биосинтезе этилена, но и при синтезе полиаминов и др. соединений. Обычно S-аденозилметионин является донором метильных группировок). S-аденозилметионин превращается в 1-аминоциклопропан-1-карбоновую кислоту (АЦК) с помощью АЦК-синтазы. АЦК можно рассматривать как неактивную транспортную форму этилена, а количество образовавшегося этилена зависит от экспрессии гена АЦК-синтазы. Циклопропановая группировка является напряженной (между атомами углерода нехарактерный угол в 60º). Тем не менее разрушение АЦК с образованием этилена – ферментативный процесс. После образования этилен может окисляться в растительных клетках, что, по-видимому, необходимо для модуляции действия этого фитогормона. Еще в 1930-1940-е годы была высказана догадка о том, что в растениях можно обнаружить стероидные регуляторы роста (по аналогии со стероидными гормонами животных). В многочисленных биотестах растения подвергали обработке тестостероном или эстрогеном, которые оказывали физиологическое действие. Например, эстрогены вызывали деления клеток в зародышах гороха, а с помощью тестостерона удалось изменить пол у растений шпината (с женского на мужской) и хвоща (тестостерон вызывал дифференцировку архегониев на заростках). Однако, животные гормоны приходилось использовать в слишком высоких концентрациях (порядка 0.1 %), и вряд ли можно было говорить о специфичности полученных результатов. Выделить физиологически активные стероиды из растений долгое время на удавалось. Однако попытки выделить фитогромоны стероидной природы не прекращались. В 1979 г. Гроув с соавт. (Grove et al.) обнаружили, что масляный экстракт из пыльцы рапса (Brassica napus) стимулировал рост проростков в длину. Пришлось собрать около 10 кг пыльцы рапса и выделить оттуда всего 4 миллиграмма действующего вещества! Это оказалось стероидное соединение. От латинского названия рапса вещество было названо брассинолидом, а все похожие на него вещества с физиологической активностью называют брассиностероидами. В дальнейшем число известных брассиностероидов стало быстро увеличиваться. Из настоящего каштана (Castanea sativa) был выделен кастастерон, из рогоза (Typha) – тифастерол, из чая (Thea) – теастерон, из катарантуса (Catharanthus) – катастерон и т. д. В настоящее время известно более 60 соединений с брассиностероидной активностью. Биосинтез брассиностероидов идет по мевалонатному пути и включает общие для других терпеновых соединений стадии: изопентенилпирофосфат, геранилпирофосфат, фарнезилпирофосфат, сквален. Первым специфическим продуктом, из которого происходит биосинтез остальных брассиностероидов, является 24-метиленхолестерол, превращающийся в кампестерин и кампестанол. От кампестанола расходятся две параллельные ветви биосинтеза, часто одновременно сосуществующие в растительных клетках: с ранним и с поздним окислением в С-6 положении. В итоге обе ветви биосинтеза заканчиваются брассинолидом – физиологически активным брассиностероидом. Многие из ферментов биосинтеза брассиностероидов были выделены и охарактеризованы благодаря мутациям, приводящим к карликовости, восстанавливаемой брассинолидом. Так, у арабидопсис мутации dwf 1 (от dwarf – карлик) и dwf 6 контролируют ранние этапы биосинтеза (до разделения на «ранний» и «поздний» путь биосинтеза) и обладают наиболее сильным фенотипическим проявлением – мутанты достигают не более, чем 1/30 высоты растений дикого типа. Мутация dwf 4 затрагивает более поздние этапы (после развилки в метаболизме), поэтому фенотипическое проявление карликовости мягче. Брассиностероиды – высокогидрофобные молекулы. Тем не менее, при добавлении меченого брассинолида наблюдается транспорт по побегу в акропетальном направлении. Зарегистрировано образование гидрофильных гликозидов, сульфатов и ацилпроизводных брассиностероидов. Все эти формы могут транспортироваться по растению. Хотя ферменты биосинтеза брассиностероидов обнаружены почти во всех тканях растения, их концентрация наиболее высока в молодых тканях: этиолированных проростках, меристемах, флоральных примордиях, развивающейся пыльце. По-видимому, такое распределение брассиностероидов вызвано процессами дальнего и ближнего транспорта. Ответы на брассиностероиды полностью подавлены у мутанта арабидопсиса bri 1 (brassinisteroid insensitive). Анализ аминокислотной последовательности соответствующего белка показал большую гомологию с трансмембранными рецепторными киназами: в белковом продукте BRI 1 есть лигандный, трансмембранный и протеин-киназный домены. Однако, до сих пор не показано, что брассиностероиды могут непосредственно связываться с этим белком, поэтому проблема рецептора брассиностеродидов пока еще не решена окончательно. Брассиностероиды (как и ауксины) действовали на проростки, усиливая растяжение. Причем, если для ауксинов характерно быстрое растяжение, при котором активация Н+-помпы наблюдается через 10 мин с максимумом растяжения через 30–45 мин после воздействия, то для брассиностероидов типична более замедленная реакция, которая начинается через 30 мин после воздействия и продолжается в течение 1,5–2 часов. Если добавлять брассиностероиды совместно с ауксинами, то они вызывают гораздо больший эффект, чем при действии только ауксинов или только брассиностероидов. На молекулярном уровне эффект растяжения, по-видимому, обусловлен активацией генов ксилоглюкан-эндотрансгликозилаз (КсЭТ). Активация таких генов показана в разных растительных объектах. Это ген TCH 4 арабидопсис, ген BRU 1 сои и др. Белки КсЭТ после биосинтеза направляются в клеточную стенку, и при взаимодействии с ксилоглюканами размягчают матрикс клеточной стенки. Кстати о генах. Количество генов, непосредственно занимающихся синтезом белков у животных и человека, как оказалось не так много, а у растений их должно быть значительно меньше. Генами называют участки ДНК, по которым в клетках синтезируются белки. На гены приходится лишь около 3 % всего объема генома. Полный его код был прочтен в ходе 10-летнего международного проекта «Геном человека». Однако до сих пор продолжается работа по выявлению работающих генов в огромном массиве полученной информации. До завершения проекта считалось, что у человека 100 тыс. генов, в 2001 г. была получены данные, что их «всего» 30–40 тыс. Согласно же новым данным, геном содержит только 20–25 тыс. генов, кодирующих белки. Не исключено, что их всего несколько сотен… Таким образом, если ауксины запускают процесс растяжения, то брассиностероиды важны для его длительного поддержания. Связанные с этим явлением эффекты – частичная и полная мужская стерильность при недостаточности брассиностероидов. У многих растений, мутантных по генам биосинтеза брассиностероидов, тычиночные нити не достигают нужной длины, достаточной для самоопыления. Но даже в том случае, когда пыльцевые зерна попадают на поверхность рыльца, рост пыльцевой трубки существенно замедлен. Брассиностероиды взаимодействуют не только с ауксинами, но и с гиббереллинами, усиливая растяжение клеток. При повреждении биосинтеза брассиностероидов проростки заметно уменьшаются в длине. Кроме того, без брассиностероидов растения неспособны удерживать апикальную петельку в согнутом состоянии, семядоли преждевременно раскрываются, биосинтез хлорофилла идет в темноте. Все эти реакции не характерны для растений, выращенных без света. Поэтому обсуждают участие брассиностероидов при передаче световых сигналов (см. ниже) и «перекрестный разговор» путей фоторецепции и брассиностероидов. Интересно, что брассиностероиды регулируют процессы клеточной дифференцировки. У мутантов bri 1 нарушено формирование столбчатого мезофилла. Кроме того, уменьшено количество проводящих элементов ксилемы. Как и в случае растяжения, акусины запускают процесс дифференцировки ксилемных элементов. В этом процессе можно выделить три стадии: 1) первичная экспрессия генов, приводящая к накоплению фенилаланин-аммикалиазы (ФАЛ) и гидроскилазы коричной кислоты (ГКК); 2) остановка экспрессии этих генов и переориентация актиновых филаментов; 3) вторичный запуск синтеза ФАЛ и ГКК с дальнейшей сильной лигнификацией и программированной гибелью клеток. Оказалось, что переход от стадии 2 к стадии 3 невозможен без брассиностероидов. Однако, действие на корневую систему брассиностероидов и ауксинов заметно различается: если ауксины стимулируют образование боковых корней, то брассиностероиды ингибируют их образование. В больших дозах брассиностероиды сдерживают рост и повышают устойчивость к неблагоприятным внешним факторам (перегреву, заморозкам, засухе, инфекции). Этими эффектами пользуются в сельском хозяйстве. Несмотря на большое многообразие первичных сигналов, при ответе клетка часто активизирует одни и те же механизмы, которые можно назвать неспецифическим ответом. Так, при действии ауксинов, гиббереллинов, абсцизовой кислоты, красного света и даже при оказании механического давления на клетку уже через 1 минуту можно зарегистрировать гидролиз фосфатидилинозитолдифосфата со всей цепочкой последующих событий. Кроме того, активизируются и другие системы вторичных мессенджеров. Более того, один и тот же компонент может входить в несколько каскадов, усиливающих сигналы. Например, многие системы вторичных мессенджеров включают кальций. Часто происходит изменение редокс-статуса клетки и увеличивается концентрация активных форм кислорода. Протеинкиназы или транскрипционные факторы могут изменять активность в ответ на несколько воздействий и в последнее время все чаще обнаруживают, что участники одного каскада вторичных мессенджеров вовлечены и в другие реакции ответа. Тогда говорят о «перереговорах» путей передачи сигнала (signaling path cross-talk). Повреждая узловые точки в перекрестной регуляции, можно получить растения с нарушенным физиологическим ответом не на один, а на несколько стимулов. Например, мутант nph 4 (non-phototropic hypocotyl) оказывается не чувствительным не только к свету, но и к силе тяжести. По-видимому, белковый продукт гена NPH 4 необходим для регуляции ответа клеток на оба стимула. Специфический ответ клетки предполагает, что 1) разные клетки в одном организме отвечают на стимул не одинаково; 2) одна и та же клетка отвечает на разные стимулы по-разному. Это достигается за счет того, что в ядре эксперссируется разный набор и-РНК, в клетке вырабатываются новые белки, что позволяет развить адекватную реакцию на стимул. Важно отметить, что восприятие сигнала зависит от состояния, в котором находилась клетка перед его получением. Отметим, что клетки в многоклеточном организме могут «оценивать» свое положение, в организме растения существует позиционная информация. У животных она также имеет место быть. Это позволяет клеткам интегрироваться в целый организм и давать адекватный ответ на внешние и внутренние стимулы. Так, в субапикальной зоне растяжения клетки нуждаются в ауксинах (но не в гиббереллинах) для правильного роста, тогда как растяжение клеток в интеркалярных меристемах находится под контролем гиббереллинов (но не ауксинов). Очевидно, что для растяжения необходимо «включить» одни и те же общие механизмы. Чувствительность же клеток зависит от набора рецепторов, экспрессированных в данный момент, и наличия всех вторичных мессенджеров между получением сигнала и ответом. К самым ярким реакциям общего ответа можно отнести запрограммированную гибель части клеток. Запрограммированная гибель характерна для элементов ксилемы, пробковой ткани. Кроме того, клетки гибнут при реакции сверхчувствительности в ответ на внедрение патогена. Все это – примеры ответа растения как целостного организма (гибель для самой клетки не выгодна, ее можно рассматривать как адекватную реакцию только на уровне целого организма). Это же можно применить и в отношении рака, но с обратным знаком. Лучше всего гравитропизм изучен на корнях (как на модельной системе). Микроскописты давно заметили, что во многих клетках растения есть крупные крахмальные зерна (амилопласты). Под действием силы тяжести они опускаются на нижнюю сторону клетки. О животных уже хорошо было известно, что сила тяжести воспринимается в вестибулярном аппарате внутреннего уха: мелкие камешки (статолиты) давят на те или иные нервные окончания, и человек воспринимает, где находится центр Земли даже в полной темноте. По аналогии для растений была выдвинута гипотеза, что крахмальные зерна отвечают за восприятие силы тяжести, а сами крахмальные зерна назвали статолитами. Если поместить растение в центрифугу, растение воспринимает силу тяжести, что коррелирует с оседанием статолитов на нижнюю сторону клетки. Однако, корреляция не дает права утверждать, что статолиты действительно играют роль в восприятии силы тяжести. При хирургическом удалении ткани с крахмалом (например, при удалении корневого чехлика) гравитропизм корня нарушается. Однако, чехлик важен для многих ростовых процессов в корне, и нарушение тропизма может быть вызвано травмой, а не удалением клеток с крахмалом. Более корректный эксперимент поставили в середине 1970-х годов. У мутантных растений с нарушенным синтезом крахмала скорость изгибания корня в ответ на гравистимуляцию составила около 70 % от ответа нормальных растений. Таким образом, можно утверждать, что крахмал отвечает не более, чем за 30 % чувствительности к силе тяжести. По современным данным значительную роль в восприятии силы тяжести играет распределение органелл в клетке и состояние цитоскелета. После восприятия первичного стимула (изменение положения растения относительно вектора силы тяжести) происходит перераспределение потоков ауксина. Практически все полученные мутантные растения с нарушенным гравитропизмом обладают сниженной чувствительностью к ауксиновому сигналу. Возможно, что у мутантов восприятие силы тяжести и перераспределение ауксинов происходят нормально, но клетки не способные к рецепции ауксина, не в состоянии на это ответить. Еще одним бесспорным фактом является участие кальция в гравитропизме, поскольку Са²⁺ служит одним из посредников ответа на ауксин. Хелатирование ионов Са²⁺ в апопласте с помощью ЭДТА нарушает гравитропический ответ. Кроме кальция в ответе на гравистимуляцию задействованы направленные потоки катионов, которые идут через корневой чехлик. Если заменить корневой чехлик на агаровый блок, пропитанный раствором солей калия, происходит изгиб в зоне растяжения. У нас давно накопилось «досье» на Са²⁺ как на самый чувствительный элемент в живых организмах по отношению к пространству. Первичные мессенджеры, воспринимаемые клеткой как сигналы, специфически взаимодействуют со многими белковыми молекулами. Так, ауксин с высокой афинностью может взаимодействовать с рецепторами, транспортными белками, ауксиноксидазой, ауксин-гликозидазой. Однако, не каждое взаимодействие с белком приводит к физиологическому ответу. Для того, чтобы клетка ответила на стимул, необходимо включение внутриклеточной системы вторичных мессенджеров. Одной из функций вторичных мессенджеров является усиление сигнала. Например, один G-белок может активировать более 10 молекул фосфолипазы С. Одна молекула ауксина приводит в движение около 10 000 протонов!