Виды калатей: фото и виды, выращивание и уход в домашних условиях

Содержание

Калатея (70 фото): виды, уход и выращивание

Калатея – изящное и эффектное декоративное растение, один из самых ярких представителей семейства марантовых. Выращивают ее дома и в оранжереях, хотя изначально она пришла к нам из тропических лесов Южной Америки и быстро полюбилась цветоводам благодаря своим красивым и эффектным листьям. Ее невозможно не заметить в магазине, на подоконнике или в саду. Она мгновенно привлекает внимание разнообразной расцветкой листьев. Хотя калатея – довольно капризная и требует постоянной заботы, все усилия сполна окупаются ее несравненными декоративными качествами.

Общие характеристики

Ареал распространения калатеи не заканчивается в Южной Америке. Он куда более обширен и разнообразен, охватывая почти все тропические регионы на разных континентах, исключая Австралию. Например, марантовое семейство распространено в Африке, Индии, Океании.

Большинство представителей этого семейства – лиановидные или травянистые. Развитое корневище запасет влагу и питательные вещества. Калатея не переносит сухость и быстро умирает при нехватке воды.

Калатея – многолетник. В комнате она разрастается до метра, иногда больше. Отличается она пышной шапкой из листьев разной формы. Они крупные, до 20 см, разных оттенков. Нижняя сторона часто другого оттенка, но бывают и однотонные листья. Центральную жилку аборигены используют для плетения корзин. Отсюда и произошло основное название цветка, «калатея» – это «корзина». Бразильцы, например, использовали калатею для того, чтобы крыть крыши.

В цветоводстстве она используется как декоративно-лиственное растение. Пестрая крупная листва ценится куда больше непримечательного цветения. Интересен и природных механизм: листья разворачиваются к свету, чтобы собрать максимальное его количество. Соответственно, после ночи они лежат почти горизонтально, а в течение дня поднимаются и сворачиваются, как будто сложенные руки. Именно поэтому в быту калатею когда-то прозвали молитвенным цветком.

Активный период цветения начинается весной. Соцветие – колосообразное, с непримечательными разноцветными цветами. Длится оно в течение месяца. Есть и более декоративные сорта, но это скорее исключение.

Виды калатеи

Дома выращиваются несколько сортов калатеи, которые хорошо приспособлены к закрытым помещениям. При выборе растения важно обратить внимание на состояние листьев и его внешний вид. Декоративные виды имеют разные узоры и цвета, могут быть симметричными или асимметричными, гладкими или бархатистыми, разных оттенков. Некоторые из них еще и ярко цветут, например, Кроката. А есть сорта, у которых одновременно красивые и цветы, и листья. Например, калатея Варшевича.

Калатея Кроката

Красивая декоративная шафранная калатея родом с побережья Амазонки. «Ложные» цветы собраны в короткие соцветия на длинных цветоносах. Настоящие же цветы сравнительно невзрачные и спрятаны среди прицветников, с которыми почти сливаются оттенком. Красно-оранжевые свечи особенно эффектно смотрятся на бархатном темно-зеленом фоне.

Калатея Варшевича

Крупный сорт с густыми розетками и удлиненными листьями. Овальные пластины насыщенного темного зеленого цвета со светлым узором и пурпурной обратной стороной. Необычно смотрятся кремово-розовые колоски-соцветия. Прицветники светлые, иногда совсем белые. Цветоносы короткие, бордовые.

Калатея леопардовая

Свое название она получила за характерную пятнистую расцветку. Жилка в центре формирует узнаваемый орнамент, напоминающий леопардовую окраску. Желтые цветы только усиливают впечатление.

Калатея Розеоликта

Яркая и интересная разновидность с розовыми рисунками. Хотя узор постепенно выцветает, он все равно остается заметным. Самый яркий подвид – Медальон. Также есть более тусклая Рози, белесая Синтия и полосатая Иллюстри.

Калатея Макоя

Этот сорт родом из бразильских тропиков. Он лучше чувствует себя в оранжереях с высокой влажностью, а вот прямое опрыскивание переносит намного хуже. Листовые пластины – крупные и длинные, овальной формы, с темной кромкой и бордовой внутренней стороной. Рисунок снаружи и снизу полностью повторяется.

Калатея замечательная

Это одна из простых и неприхотливых разновидностей, поэтому она чаще всего используется для комнатной рассады. На листьях – эллипсовидый рисунок. Обратная сторона светлой пластины – глубокого красного оттенка, уходящего в фиолетовый.

Уход за калатеей

Калатея – одно из самых требовательных тропических растений для домашней рассады. Но и с ней можно справиться, если подойти к вопросу грамотно.

Естественная почва для калатеи – легкая и воздухопроницаемая. Субстраты для дома заготавливают на основе листовой земли. Рыхлость обеспечивает торф и песок. За полезные компоненты отвечает компост, древесный уголь, кора, хвоя. Можно добавить немного перегноя. Подойдет и классическая профессиональная цветочная почвосмесь с уже сбалансированным составом.

Для систематической подкормки используются комплексные удобрения. В период активного роста особенно нужен азот и кальций. Их вводят раз в несколько недель. Продолжайте интенсивные подкормки еще какое-то время после цветения.

Большинству сортов достаточно не самой высокой, но стабильной температуры. Летом это ориентировочно от +15 до +25C. Зимний минимум при минимальном поливе +12C.

Калатея очень чувствительна к сквознякам и резким перепадам. Нельзя ставить ее на проходе или у постоянно открывающихся окон и дверей.

Желательно избегать и прямых солнечных лучей. Из-за их избытка цветок блекнет и выцветает, а пластины сворачиваются. Идеальный вариант – полузатененный угол. Вдобавок, это отличный способ добавить красок в скучный интерьер.

В естественных условиях калатея растет на берегах рек и озер, поэтому требует высокой влажности и регулярного полива. Постоянно опрыскивайте цветок из мелкодисперсного пульверизатора. Вода должна быть чистой и отстоянной. В подставку для горшка засыпается галька или мох. Они постепенно увлажняются по мере необходимости, но нельзя допускать застоя.

Сорта с опушенными и бархатными листьями не опрыскиваются. Это может повредить деликатную листву и привести к гниению. Такие виды купают в душе несколько раз в месяц, а для влажности – опрыскивают воздух вокруг. Пыль удобно стряхивать мягкой кисточкой.

Пересадка и размножение

Молодую калатею нужно пересаживать ежегодно, желательно – сразу с наступлением весны. Взрослую – примерно раз в 3 года, по мере необходимости. Отследить это просто: из дренажных отверстий медленно выступает корневище. Оптимальный способ – перевалка, потому что корень плохо переносит выкапывание. Поэтому земляной ком желательно сохранить.

Удобнее это делать при помощи неглубоких горшков большого диаметра. Они идеально подходят для поверхностной системы. В новый вазон нужно добавить новый субстрат, а на дно укладывается галечный дренажный слой. Не уплотняйте грунт слишком сильно, чтобы сохранить его воздухопроницаемость.

Новые калатеи растут из черенков. Для этого при пересадке у материнского растения можно отделить несколько отростков. Выбирайте самые сильные, с корнями и парой листьев. Их высаживают в парниковых условиях в подготовленный субстрат при высокой влажности и температуре около +23…+25C.

Еще одна альтернатива – деление корневища на части. В остальном порядок и механизм действий не меняется. Только сначала присыпьте срезы после деления углем.

Борьба с вредителями и заболеваниями

Калатея – нежная и деликатная, поэтому вредители представляют для нее особую угрозу. Чаще всего они заводятся на молодых листьях. При первых же признаках появления щитовки, тли, трипсов или других паразитов немедленно предпринимайте меры для защиты калатеи.

В помещениях, в которых нельзя пользоваться химическими инсектицидами, обратите внимание на традиционные методы: мыльный раствор, опыление серой, биопрепараты, настои трав.

Если постоянно следить за калатеей и вовремя ухаживать, она почти не подвержена болезням. Но для этого желательно избегать даже незначительных отклонений. Особенно внимательно следите за влажностью. При ее нехватке калатея сохнет, желтеет и опадает, а при переизбытке – корень гниет.

Калатея — фото

Калатея сама по себе – эффектное растение, но еще лучше оно заиграет при интересных сочетаниях. Чтобы подыскать свежие идеи и необычные решения, смотрите нашу подборку фотографий!

фото, название, описание, лубберса, полосатая, сандериана, зебрина, розеопикта, орбифолия, дотти, литл принцесс, родина, значение цветка

Калатея (Calathea) — комнатное растение из семейства Марантовых. Его ботаническая родина – теплые и леса Южной Америки, сегодня широко выращивается в домашних условиях. Как правило, высота его представителей достигает до 70 см, однако в комнатном разведении часто можно встретить более компактные виды – 30 – 50 см.

Главное богатство калатеи – это ее листья. Они чаще всего расположены на длинных черенках. Их листовая пластина чаще всего зеленого цвета, украшена затейливым узором из пятен и разноцветных полос. Цветы появляются весной и летом. Они представляют собой колосовидные соцветия, окрашенные в самые разнообразные оттенки.

В переводе с греческого, «calathos» обозначает «корзина». Это название объясняется тем, что раньше листья этого растения нередко применялись в плетении. Калатея при выращивании дома более требовательна к условиям, нежели другие комнатные представители Марантовых, но менее капризна, чем орхидея. Некоторые цветоводы ошибочно считают, что листья растения содержат токсические вещества; хотя калатея – не ядовитая и безопасна для выращивания.

Калатея: выращивание (видео)

Популярные виды калатеи

Согласно информации, имеющейся в базе данных The Plant List, род Калатея включает в 276 видов растения. Наиболее часто в домашних условиях из них выращиваются:

Калатея Бахема (Calathea bachemiana)

Компактное растение из лесов Бразилии, высота которого не превышает 35–40 см. Имеет достаточно широкие (8 см) и длинные (20 см) листья с четким рисунком. Верхняя сторона пластины светло-зеленая с привлекательным рисунком из темно-зеленых пятен, симметрично идущим от середины. Нижняя же поверхность листа окрашена в нежный цвет лайма.

Одна интересная особенность калатеи Бахема: вечером листья поднимаются вверх, а в утренние часы опускаются вниз, демонстрируя то одну, то другую сторону. Благодаря этому внешний вид растения изменяется в течение суток. Кажется, что оно шевелиться. Имеет крупные цветы в форме колоса на коротких цветоножках.

Фотогалерея

Калатея Бурле Маркса, или «Голубой лёд» (Calathea burle-marxii)

Эта калатея имеет достаточно необычный вид благодаря крупным и объемным цветкам, имеющим белоснежную окраску. И светло-зеленые листья, и лепестки имеют еле заметный нежно-голубой оттенок, за что этот вид и получил свое второе название.

Калатея Вейча (Calathea veitchiana)

Это растение из горных лесов Перу. Является одним из наиболее высоких калатей, ведь взрослое растение достигает чуть ли метра. Не отстают и листья калатеи Вейча: они имеют длину до 40 см и ширину 15 см. Верхняя часть листовой пластины украшена контрастным узором темно- и желто-зеленых оттенков с глянцевым блеском. Нижняя сторона не менее привлекательна – зеленом фоне с багряным отливом находится узор из бело-желтых полосок. Белые цветки, собранные в колосовидные соцветия, расположены на длинном побеге (приблизительно 22 см).

Калатея замечательная (Calathea Insignis)

Еще этот вид калатеи называют «Ланцетолистная» или «Лансифолия». Это растение достаточно эффектно смотрится. Ее длинные (до 27 см) листья имеют волнистый край, а снизу окрашены в насыщенный чернильный цвет с фиолетовым отливом. На верхней же стороне листовой пластины расположился четкий узор из темно-зеленых овалов на более светлом фоне.

Калатея леопардовая (сalathea leopardina)

Это небольшое растение, высота которого не превышает 40 см. Имеет короткие (12 см) и узкие (3 см) листья, у которых на светло-зеленом фоне расположены вытянутые от центра пятна, отдаленно напоминающие пятна на шкуре леопарда. Цветки имеют ярко-желтый цвет.

Калатея Литце (Calathea lietzei)

Растение средних размеров, высота которого составляет около 60 см. Листья, расположенные на черешках, имеют длину не более 15 см и ширину 8 см. Их край слегка волнистый. Верхняя сторона – глянцевая, блестящая; она окрашена в ярко-зеленый цвет, на котором расположены более темные широкие полосы. Нижняя – красно-лилового оттенка. Цветки белые.

Калатея Лубберса (Calathea Lubbersii)

Этот вид имеет существенное отличие от остальных: если рисунок на листьях у дргих довольно симметричен, то калатея Лумбертса – исключение из этого правила. На ярко-зеленых листьях в хаотичном порядке располагаютя лимонные пятна. Сами листья имеют форму правильного эллипса, чуть заостренного к вершине, и снизу имеют более бледную окраску, чем с верхней стороны. Они расположены на длинных черешках.

Калатея маджестика (Calathea majestica)

В цветоводстве распространен сорт ‘WhiteStar’ (Вайт стар), отличающийся оригинальной расцветкой листьев: на зеленом фоне красуются узкие белоснежные полосы, сгруппированные по 4 в более широкие. Листья широкие, имеющие глянцевый блеск, располагаются на длинных черешках.

Калатея Макоя (Calathea makoyana)

Низкорослое растение (до 45-50 см), с длинными (20 см) и широкими листьями. Имеет яркий узор: зеленый фон листовой пластины украшен темными полосками, которые расходятся от середины, и красных пятен. Нижняя сторона листа выглядит менее красочно: она почти прозрачная, бледно-зеленого цвета.

Калатея микс (Calathea mix)

Эта калатея по внешнему виду и размерам очень схожа с Зебриной. Разница лишь в том, что у Зебрины узор из светлых полос расположен на темном фоне, а у Микс – с точностью до наоборот, что позволяет отличить эти виды друг от друга.

Калатея мозаичная (Calathea musaica)

Эта калатея имеет запоминающийся окрас: прожилки ярко-зеленового или салатового цвета делят светлую листовую пластинуна четырехугольники, благодаря чему окраска растения похожа на мозаику.

Калатея орбифолия (Calatheaorbifolia)

Отличительной особенностью этого вида являются волнистые крупные листья, похожие на веер. Имеют темную окраску, украшенную светлыми поперечными линиями.

Калатея полосатая, или зебрина (Calathea zebrina)

Эта разновидность имеет крупные листья без черешков. Длина составляет до 40 см, а ширина – около 20. Листовая пластина окрашена в ярко-зеленые цвета, а узор отдаленно напоминает птичье перо. Благодаря такой контрастной краске из полос эта калатея и получила свое название. Соцветия имеют круглый вид и распологаются на коротких цветоносах. Окрас лепестков – белый или светло-сиреневый.

Калатея серебристая (Calathea argyraea)

Калатея серебристая (Calathea argyraea) – компактное растение, имеющее небольшие листья. Отличительная особенность от остальных видов – их серебристый оттенок.

Калатея раскрашенная (Calathea picta)

Популярна в комнатном цветоводстве. Имеет вытянутые декоративные листья длиной до 20 см. Верхняя сторона ее листовой пластины окрашена в оттенки темно-зеленого, центральная жилка и края которой светло-зеленые.

Калатея розовоокрашенная, или розеопикта (Calathea roseopicta)

Этот цветок имеет очень привлекательный внешний вид, за который и ценится у садоводов. Имеет достаточно скромные размеры – так, высота его обычно не превышает 40 см. Розеопикта интересна окраской своих листов. Их верхняя сторона имеет темно-зеленый окрас, на котором расположен узор из широких полос и прожилок разнообразных оттенков (от ярко-салатового до серебристого и розового), а нижняя – окрашена в темно-фиолетовый цвет. По краям листовых пластин проходит практически белоснежная кайма.

Этот вид подвергался селекции, благодаря чему появлились различные сорта калатеи розовоокрашенной. Например, это Дотти, широкая кайма и центральная жилка которой розового цвета. На нее похож сорт Литлл Принцесс, но у последнего розовые полоски в центре и по краям заметно уже.

Калатея Руфибарба (Calathea rufibarba)

Название этой калатеи переводится как «рыжебородая». Она получила его из-за наличия на нижней стороне листа светло-рыжего пушка. Он украшает и черешки. Листья же однородного зеленого цвета без рисунка, слегка волнистые по краям. Цветет желтым или оранжевым.

Выведены сорта калатеи рыжебородой. Например, «Вейвстар» или «Блю Грасс». У первого сорта нижняя часть листа окрашена в лиловый.

Калатея украшенная или Орната, Сандериана (Calathea ornata)

Миниатюрная калатея, чья высота не превышает 30 см. На длинных черешках расположены листья цвета лайма, разукрашенных рисунком из розовых и серебряных полосок. Соцветия сандарианы белового или сиреневого цвета красуются на очень длинных (до 30 см) цветоносах.

Значение цветка

Калатея – это цветок, который является символом семейного счастья. Примета гласит, что ее появление в доме способно внести гармонию в любой союз, ведь она принимает на себя все негативные удары. Также суеверие утверждает: это растение способствует постановке правильных целей и их легкому достижению.

Как пересадить калатею (видео)

Известна калатея и в азиатской практике фен-шуй. В ней это растение имеет связь с Солнцем и Марсом. Это огненнные планеты, благодаря чему цветок обладает согревающим эффектом. И для душ домочадцев, и для их тел – считается, что калатея в доме прекрасно борется с переохлаждениями и простудными заболеваниями.

Калатея: виды и сорта с фото

Калатея – гость из тропиков Южной Америки – популярное комнатное растение с удивительно красивыми листьями.

Их содержание и уход в домашних условиях не составляет большого труда — главное определить правильное место в квартире и поддерживать оптимальный уровень полива и влажности воздуха — тогда эти прекрасные растения будут радовать активным ростом пышной густой зелени. Основные правила ухода за калатеями описаны здесь.

В природе калатей насчитывается более 130 видов, и все они поражают красотой и разнообразием расцветки узорчатых листьев.

Овальные почти круглые или овальные вытянутые листья в длину составляют от 15 до 40 см с узором из оттенков зелёных цветов с добавлением коричневого, красноватого, пурпурного. Обратная сторона листа, как правило, имеет красноватый оттенок.

Листья могут расти пышной розеткой, на коротком стволике, или, напротив, на длинных крепких черенках. Характерной особенностью калатеи, как и большинства марантовых, к семейству которых она принадлежит, является подвижность листьев – на закате они поднимаются вверх, смыкая, закрывая розетку, а с восходом солнца вновь раскрываются в горизонтальное положение.

Цветение калатей в комнатном выращивании явление редкое, но встречаются красивоцветущие виды, цветения которых можно добиться созданием благоприятных условий.

Соцветие колосковидное, цветы белого или розового цвета, встречаются ярко-оранжевые цветки.

В настоящее время выводятся новые декоративные сорта, более приспособленные к условиям комнатного цветоводства.

Наиболее популярные виды калатей:

Калатея Варшевича (Calathea Warscewiczii)

Обладательница крупных бархатистых листьев с размытым рисунком – светлые мазки, идущие от центральной жилки. Обратная сторона листа – насыщенного пурпурного цвета.

Калатея Варшевича –цветущий вид, но для цветения растению потребуется довольно большое пространство: перед цветением образуются длинные изогнутые стебли, требующие опоры.

Цветок кремового цвета вырастает из пазухи листа и после его отцветания, на черешке образуются новые розетки растения.

Калатея Варшевича (Calathea Warscewiczii)

Калатея шафранная (Calathea Crocata)

Красивоцветущий компактный вид, очень капризен и требователен к условиям содержания. В сухом воздухе легко сбрасывает листья. Для создания оптимальных условий рекомендуется выращивать во флорариуме, где возможно поддерживать необходимый уровень температуры и влажности.

Калатея шафранная – имеет не только яркие цветы золотисто-оранжевого цвета, но и необычные волнистые листья тёмно-зелёные с лицевой стороны, и яркого пурпурного цвета – с обратной.

Цветение длительное, как правило, зимой – в январе или феврале. Для цветения создают искусственную ночь – накрывают светонепроницаемым материалом с 18 до 8 часов. После появления цветоносов – возвращают к обычному световому дню.

Калатея шафранная (Calathea Crocata)

Калатея украшенная (Calathea ornata)

Клатея украшенная – обладательница удлинённых, до 25 см в длину, листьев с ярким узором из белых полос, отходящих от изумрудно-зелёной центральной прожилки. Обратная сторона – бордовая.

Часто встречается сорт этой разновидности – калатая Сандериана (Calathea ornata sanderiana), с более редкими тонкими полосками белого или розоватого цвета, идущие от центральной прожилки.

Калатея украшенная (Calathea ornata)

Калатая Сандериана (Calathea ornata sanderiana)

Калатея полосатая (Calathea Zebrina)

Крупные бархатистые листья (до 30 см) украшены тёмно-зелёными мазками на ярком желтовато-салатовом фоне, сходящиеся углом к центральной жилке листа. Обратная сторона листа – бордовая.

Требовательна к условиям содержания, чувствительна к сухому воздуху.

При правильном выращивании вырастает до метра в высоту.

Калатея полосатая (Calathea Zebrina)

Калатея Лансифолия (замечательная) (Cakathea lancifolia)

Крупное, до метра в высоту растение с длинными (до 45 см) узкими волнистыми листьями, украшенными тёмными удлинёнными  пятнами  на светлом фоне. Обратная сторона – почти фиолетового оттенка.

Этот вид калатеи цветёт красивыми белыми  цветами, собранными в соцветие.

Требовательна к температуре, влажности, изменения в условиях содержания быстро сказывается на здоровье цветка.

Калатея Лансифолия (Cakathea lancifolia)

Калатея Макоя (Calathea Makoyana)

Бразильский вид калатеи с красивыми тонкими округлыми пёстрыми листьями. Рисунок мазками  – на лицевой стороне – в зелёных тонах, на оборотной – в красноватых-пурпурных. Вырастает до 60 см в высоту, а при благоприятных условиях – ещё выше.

Цветки мелкие белого цвета, довольно невзрачные. В домашних условиях цветёт редко.

Один из самых популярные видов в комнатном цветоводстве.

Калатея Макоя (Calathea Makoyana)

Калатея руфибарба (рыжебородая) (Calathea rufibarba)

Название этот вид получил благодаря золотистой опушке нижней части листьев.

Плотные удлинённые и заострённые листья этого вида имеют ровную зелёную окраску и красивый волнистый край. Оборотная сторона листьев – от пурпурного до бледно-розового цвета, но может быть и тёмно-зелёной. Длинные черешки красновато-коричневого цвета. При соблюдении правил содержания цветёт красивыми жёлтыми цветами, собранными в соцветия.

Калатея руфибарба (рыжебородая) (Calathea rufibarba)

Калатея орбифолия (Calathea orbifolia)

Калатея орбифолия — родина этого яркого вида – Центральная и Южная Америка. Калатея орбифолия – очень красивое растение высотой 40-60 см. Это растение отличается круглыми широкими листьями на высоких черешках, с чёткими симметричными полосами приблизительно одинаковой ширины тёмно-зелёного и светло-зелёного цвета. При правильном содержании формирует густые пышные кусты.

Калатея орбифолия (Calathea orbifolia)

Калатея Нетворк (мозаичная) (Calathea network musaica)

Очень декоративный, необычный и эффектный вид.  Крупные листья сердцевидной формы украшены сетью контрастных прожилок, напоминающих мелкую мозаику. Чаще всего, узор «прописан» ярко-зелёным по светло-салатовому фону.

Приятным дополнением к яркому внешнему виду этого вида калатей является её хорошая адаптация к комнатным условиям.

Калатея Нетворк (мозаичная) (Calathea network musaica)

Калатея розепикта (Calathea rosepopicta) – Медальон

Очень декоративный вид, родом из Бразилии.

Вырастает в высоту до метра. На основе этого вида выведено множество сортов повышенной декоративности с различными расцветками. Встречаются компактный сорта (до 30 см в высоту). Листья растут на коротких черешках, что позволяет растению формировать пышный куст.

Листья округлые с многоцветным узором из разных оттенков зелёного и светлым окаймлением ближе к краю листа. Обратная сторона листа – яркая, насыщенного красно-бордового цвета.

Калатея розепикта (Calathea rosepopicta)

Калатея Вейча (Calathea veitchiana)

На родине – в Южной Америке – калатея Вейча вырастает до метра в высоту и имеет крупные овальные листья с красивым пёстрым орнаментом и фиолетовой обратной стороной.

Калатея Вейча (Calathea veitchiana)

Кроме условий содержания, имитирующих «тропики», следует помнить ещё несколько правил:

  • При опрыскивании стараться не попасть водой на листья, особенно с бархатистой поверхностью – вода может оставить некрасивые пятна.
  • Стараться не трогать листья руками без крайней необходимости – на бархатистой опушке от прикосновений ломаются ворсинки, и остается след «примятости», что негативно сказывается на внешнем виде растения. Впоследствии это место может высохнуть.

Из всего разнообразия видов калатей любой цветовод выберет себе любимца по вкусу, а, возможно, и сразу несколько.

Поделиться ссылкой:

Оцените статью!

Вам также будет интересно:

уход в домашних условиях, пересадка и размножение, виды

Растение калатея (Calathea) относится к семейству Марантовые. Этот род является наиболее многочисленным из всех, входящих в данное семейство, и объединяет он около 130 видов. В природных условиях их можно повстречать на территории Южной и Центральной Америки. Название растения образовано от древнегреческого слова «Kalathos», переводящегося как «корзина», это связано с тем, что его листву раньше использовали для плетения корзин. Однако на сегодняшний день калатею по большей части выращивают в качестве декоративно-лиственного растения, потому что она обладает очень эффектной листвой пестрого окраса. Она способна украсить собой любой дом, однако если вы хотите вырастить такой цветок, тогда обратите внимание на то, что он очень требователен как к уходу, так и к условиям выращивания.

Краткое описание выращивания

  1. Цветение. Большинство видов культивируют в качестве декоративно-лиственных растений. А виды калатея шафранная и калатея Варшевича цветут в январе–феврале.
  2. Освещенность. Небольшое затенение.
  3. Температурный режим. Хорошо растет при обычной комнатной температуре, однако она не должна быть менее 16 градусов.
  4. Полив. На протяжении вегетационного периода поливать надо обильно, а в зимнее время ― умеренно.
  5. Влажность воздуха. Ее уровень должен быть около 90 процентов. Для повышения влажности в поддон насыпают мокрую гальку, а на нее ставят горшок с цветком, или его листву регулярно увлажняют из пульверизатора.
  6. Удобрение. Подкармливают растение 1 раз в 2 недели в апреле–августе, для этого используют комплексное минеральное удобрение для декоративно-лиственных растений.
  7. Период покоя. Не выражен ярко. Как правило, начинается он в сентябре, а заканчивается в январе.
  8. Пересадка. Молодые экземпляры подвергают данной процедуре 1 раз в год, а более взрослые ― 1 раз в 2 или 3 года.
  9. Размножение. Черенкованием, делением куста и семенным способом.
  10. Вредные насекомые. Щитовки, трипсы и паутинные клещи.
  11. Заболевания. Ризоктониоз. Если за цветком неправильно ухаживать, то могут начаться проблемы с его листвой.

Особенности калатеи

От многих остальных растений калатея отличается эффектной листвой, но у нее существуют и иные характерные особенности. У большей части видов калатеи есть подземные стебли, которые формируют поверхностную систему корней, именно из нее вырастают розетки, состоящие из больших листовых пластин овальной формы, их длина варьируется от 0,3 до 0,4 м. Листья имеют длинные черешки. Высота куста может варьироваться от 0,7 до 0,9 м. Во время цветения на растении образуются цветки, не представляющие никакой декоративной ценности. Однако калатея Варшевича и калатея шафранная цветут  довольно эффектно, их неприглядные цветки спрятаны за эффектными прицветными листьями, которые могут быть окрашены в белый, розовый, кремовый или оранжевый цвет.

При выращивании в комнатных условиях калатея отличается высокой требовательностью к условиям содержания и уходу. Но существуют виды и сорта, которые отличаются меньшей требовательностью, по сравнению с остальными. Так, легче всего в комнатных условиях выращивать такие виды, как: калатея Бахема, украшенная, Макоя, полосатая, Вейча (Вича) и др.

Как и у остальных представителей семейства Марантовые, у калатеи существует одна особенность ― в вечернее время ее листва складывается и поднимается вверх, наподобие ладоней у молящегося человека. В утреннее время листовые пластины вновь опускаются и распрямляются. Калатею, как и родственную ей маранту, еще именуют «молитвенным цветком».

Уход за калатеей в домашних условиях

Освещенность

Калатея является тропическим растением и потому она отличается своей свето- и теплолюбивостью. Однако все хорошо в меру, например, если света будет очень много, то окрас листовых пластин станет бурым, а если чрезмерно мало ― тогда они поблекнут и утратят свою декоративность. В связи с этим надо выбрать для цветка такое место, которое находится в небольшом затенении. Следите за тем, чтобы на его листву ни в коем случае не попадали прямые лучи солнца.

Температурный режим

Температура в комнате, где находится калатея, должна изменяться очень плавно. Оградите ее от резких перепадов температур в течение дня. Навредить ей может как холод (температура воздуха менее 16 градусов), так и даже самый небольшой сквозняк.

Полив

Для калатеи очень важно, какого качества воду вы используете для полива. Температура воды должна быть на 2–3 градуса выше комнатной. Также поливать куст нужно исключительно мягкой водой, к примеру, талой либо дождевой. Однако если у вас есть только вода из-под крана, то наполните с вечера ей ведро и поместите в него 2 либо 3 горсти торфа, которые нужно предварительно завернуть в марлю. Утром эту воду можно будет использовать для полива калатеи.

Весной и летом поливать куст следует обильно. Спустя некоторое время после увлажнения почвосмеси в горшке, обязательно вылейте из поддона скопившуюся там лишнюю воду, в противном случае корневая система может загнить. В зимнее время поливают цветок умеренно. Специалисты советуют, выбрать для калатеи такой режим полива, при котором субстрат в емкости был бы постоянно немного влажноватым (не мокрым).

Влажность воздуха

Для нормального роста и развития домашней калатеи необходима повышенная влажность воздуха. Рекомендуемый уровень влажности воздуха в комнате, где находится цветок, около 90%. Однако поддерживать такой уровень влажности в домашних условиях очень сложно, вместо этого листву куста систематически протирают влажной мягкой тряпкой либо увлажняют из пульверизатора теплой водой. Однако такой способ повышения влажности подходит только для тех видов и сортов, у которых листовые пластины жесткие и гладкие. Те разновидности, что имеют бархатистую листву, увлажнять из распылителя либо мыть губкой нельзя. В этом случае для поддержания высокой влажности воздуха в поддон всыпают смоченную гальку, а на нее уже ставят горшок с цветком, при этом проследите, чтобы его дно не соприкасалось с жидкостью. Удобнее всего выращивать такой цветок во флорариумах либо аквариумах, ведь там повышенный уровень влажности воздуха поддерживать намного проще.

Подкормка

Что касается подкормок калатеи, то нужно помнить очень важное правило, удобрений нужно вносить в почвосмесь столько, чтобы растению хватало всех питательных веществ. Однако перекармливать цветок нельзя, так как из-за этого с ним могут возникнуть проблемы.

Подкормки проводят в апреле–августе, для этого 1 раз в 15 дней в субстрат вносят комплексное минеральное удобрение для декоративно-лиственных растений. Калатею Варшевича и шафранную следует подкармливать комплексным удобрением для декоративно-цветущих комнатных растений.

Пересадка калатеи

Пока кусты молодые, их следует пересаживать регулярно 1 раз в год, более взрослые растения подвергают данной процедуре реже, а точнее, 1 раз в 2 либо 3 года. Пересаживать калатею следует в весеннее время. Горшок для ее посадки выбирают не очень большой, широкий и довольно низкий. Подходящий для выращивания калатеи субстрат должен быть слабокислым, рыхлым и хорошо пропускать воздух. Лучше всего купить готовую землесмесь для рододендронов или марантовых в специализированном магазине. Однако при желании приготовить субстрат можно и своими руками, для этого смешайте прокаленный речной песок с торфом, перегноем и лиственной почвой (1:2:2:2).

Пересаживать калатею нужно не только очень аккуратно, но и правильно. Для начала на дно горшка следует уложить толстый слой дренажа, который засыпается слоем свежей землесмеси. После этого перевалите куст в новый горшок, при этом постарайтесь не повредить корешки и не разрушить ком земли. Затем осторожно заполните все пустоты в горшке свежей почвосмесью.

🌿Как пересадить Калатею Зебрину?calathea+ Лайфхак: Как увлажнить воздух /Пересадка Калатеи Зебрины!


Watch this video on YouTube

Способы размножения

Деление куста

Во время пересадки калатеи, которая проводится весной, корневище взрослого куста при желании можно поделить на части. При этом следует учесть, что у каждой из деленок должно быть несколько сформировавшихся корней и листовых пластин. Высадите деленки в индивидуальные горшочки, в поперечнике достигающие 70–90 мм, которые наполняют субстратом для марантовых. Уберите их в затененное место и обеспечьте им тепло и высокую влажность. Для этого горшочки рекомендуется поставить на поддон, наполненный влажным керамзитом, при этом невдалеке должен располагаться работающий отопительный прибор. Укоренение деленок занимает очень много времени, а конечный результат зависит от того, насколько хорошо вы будете за ними ухаживать.

Размножение черенками

От материнского куста очень аккуратно отрежьте надземный черенок. На укоренение его сажают в увлажненный субстрат, после чего сверху накрывают обрезанной пластиковой бутылкой либо прозрачным пакетом. Снять укрытие можно будет только тогда, когда черенок даст корни. Приступая к черенкованию нужно учесть, что черенок может и не дать корни, и такое случается довольно часто.

Выращивание из семян

Вырастить калатею из семян крайне трудно, так как даже высококачественный семенной материал может не дать всходов. Возьмите плошку и наполните ее субстратом, состоящим из песка и листовой почвы (1:2), после чего в него высевают семена. Посевы убирают в теплое место (от 21 до 25 градусов). После того как у появившихся всходов сформируется первая пара настоящих листовых пластин, их нужно будет распикировать в ящик, заполненный таким же субстратом, который используется для посева. Подросшие и окрепшие растеньица пересаживают в отдельные горшки.

Заболевания и вредители

Вредители

В том случае если в комнате, где растет калатея, чрезмерно сухой воздух, тогда на ней могут поселиться трипсы, паутинные клещи и щитовки. Какой бы из этих вредителей не атаковал растение, у него начнется пожелтение и отмирание листвы.

Как спасти цветок, пораженный вредными насекомыми? Первые признаки того, что на кусте поселились вредители ― это липкий налет, тоненькая паутинка или точки бледного окраса на поверхности листовых пластин. Как только один из этих признаков будет обнаружен, нужно незамедлительно начинать действовать. Чтобы избавиться от трипсов и щитовок листву промывают раствором мыла. Однако если после такой обработки вредители остались, то понадобится провести опрыскивание куста раствором специального инсектицидного препарата. С паутинными клещами борются с помощью специальных химических средств

Возможные проблемы

Неправильный уход и неподходящие условия для роста могут стать причиной возникновения различных проблем с цветком:

  1. Засыхание кончиков листвы. Если сохнут лишь кончики листовых пластин, то это связано с чрезмерно сухим воздухом. В этом случае увлажнять куст из пульверизатора начинают чаще, при этом горшок с ним ставят на поддон, заполненный влажной галькой.
  2. Сухие пятна на листьях. Чаще всего они появляются при опрыскивании куста, когда на листве остаются слишком крупные капли воды. Когда солнечные лучи попадают на эти капли, это приводит к появлению солнечного ожога.
  3. Засыхание листвы. Это может произойти из-за сквозняка, чрезмерно скудного полива или когда на цветке поселяются трипсы.
  4. Пожелтение листвы. Если лишь нижние листовые пластины калатеи становятся желтыми, тогда переживать не стоит, потому что это вполне естественный процесс, связанный с отмиранием старых листьев. Если же становятся желтыми не только нижние листья, тогда это может быть связано с тем, что куст перекормлен удобрениями либо его неправильно поливают. Пожелтеть листья могут как из-за нехватки влаги, так и из-за того, что в корневой системе регулярно застаиваться жидкость. Увлажнять субстрат в горшке нужно лишь тогда, когда его верхний слой просохнет на глубину около 20 мм. В противном случае корни цветка не будут получать достаточное количество кислорода, и на них появится гниль, при этом начнется активное пожелтение листвы. Так же внимательно надо отнестись и к подкормке калатеи. Обратите внимание на то, что в почву следует вносить питательный раствор, приготовленный из половинной от рекомендованной производителем дозы удобрения (смотрите инструкцию на упаковке). Еще пожелтение листвы может быть связано с тем, что в комнате слишком холодно.
  5. Скручивание листвы. Засыхание и скручивание листвы происходит из-за чрезмерно низкой температуры либо влажности воздуха, а еще из-за воздействия сквозняков.

Абсолютно все проблемы, которые могут возникнуть при выращивании калатеи в домашних условиях, связаны либо с нарушениями правил ухода, либо с необеспечением растению подходящих условий для роста. В связи с этим, чтобы ваш цветок всегда был здоровым и красивым, нужно лишь правильно за ним ухаживать и не забывать об агротехнических правилах данной культуры.

Виды калатей с фото и названиями

Ниже будут описаны те виды, и разновидности калатеи, которые пользуются наибольшей популярностью у цветоводов.

Калатея Бахема (Calathea bachemiana)

Данный вид, родиной которого является Бразилия, считается самым неприхотливым из всех. Стебли у куста отсутствуют. Длина кожистых ланцетовидных листовых пластин около 40 сантиметров, они окрашены в серебристо-зеленый оттенок, а их украшает темно-зеленый рисунок, который располагается повдоль центральной жилки.

Калатея Макоя (Calathea makoyana)

Родиной этого вида так же является Бразилия, куст может достигать в высоту около полуметра. Длина широкоовальной листвы до 20 сантиметров, а ширина ― около 10 сантиметров. Лицевая поверхность пластины белая, практически прозрачная, ее украшают прожилки насыщенно-зеленого цвета и бледно-красные пятнышки, а также рисунок, состоящий из темно-зеленых полос.

Калатея раскрашенная (Calathea picturata)

Продолговатые листовые пластины в длину достигают около 20 сантиметров, у них по кромке проходит полоска зеленоватого окраса, и срединная жилка окрашена в такой же оттенок. Центральная часть пластины темно-зеленая.

Калатея леопардовая (Calathea leopardina)

Высота такого бесстебельного куста может варьироваться от 0,4 до 0,5 м. Форма зеленоватых листовых пластин овально-ланцетовидная, их ширина от 3 до 4 сантиметров, а длина ― от 10 до 12 сантиметров. Их украшают темно-зеленые пятнышки эллиптической формы, которые соединены между собой срединной жилкой.

Калатея украшенная (Calathea ornata)

Родиной вида являются колумбийские влажные леса. Низкорослый куст в высоту достигает всего 15 сантиметров. Длина овальной листвы около 20 сантиметров, а ширина ― примерно 5 сантиметров. Лицевую зеленовато-желтую поверхность листьев украшают линии розового и серебристого оттенка, а изнаночная поверхность ― пурпурная. У вида существуют такие разновидности, как: Calathea ornata roseolineata и Calathea sanderiana.

Калатея шафранная (Calathea crocata)

Лицевая поверхность листвы темно-зеленая, а изнаночная ― практически коричневая. Если обеспечить виду в комнатных условиях длинный световой день (около 10 часов), тогда в январе–феврале куст зацветет. Появившиеся эффектные соцветия могут быть окрашены в оранжевый либо насыщенно-желтый цвет.

Калатея Варшевича (Calathea warscewiczii)

Вид обладает эффектной бархатистой листвой, у которой на лицевой поверхности имеется зеленоватый узор вдоль центральной жилки, при этом нижняя сторона у нее пурпурная. Во время цветения формируются очень эффектные белые, кремовые или розовые соцветия.

Калатея полосатая или зебровидная (Calathea zebrina)

Родом растение из тропической части Бразилии. Форма листовых пластин эллиптическая, в длину они достигают 40 сантиметров, а в ширину ― до 15 сантиметров. Изнаночной поверхность листьев бледно-красная, а лицевая ― темно-зеленого цвета, и ее украшают зеленоватые перистые полоски.

Калатея Вейча или Вича (Calathea veitchiana)

Высота куста около 0,9 м. Гладкая листва обладает овальной формой, в длину она достигает около 30 сантиметров, а в ширину ― до 10 сантиметров. Темно-зеленую верхнюю поверхность пластины украшают зеленовато-желтые полоски, а пурпурную нижнюю ― желтые полосы.

Калатею рыжебородую (Calathea rufibarba)

Такое название вид получил, потому что на изнаночной поверхности однотонной листвы и на черешках есть опушение рыжего цвета. У удлиненных листьев кромка немного волнистая. Есть разновидности:

  • «Блу Грасс» ― обе поверхности листвы зеленые;
  • «Вэйвстар» ― изнаночная поверхность листвы обладает лиловым окрасом.

Еще цветоводы культивируют такие виды, как: калатею Литце, орбифолиа, «королева Мауи», Лубберса, медальон (розеопикта), замечательную (ланцетолистную) и др.

Приметы, связанные с калатеей

Большинство людей считают, что калатея приносит в жилище уют и мир, потому что она является символом семейного счастья. По утверждениям астрологов этот цветок связан с Солнцем и Марсом, в связи с этим он способен нейтрализовать агрессию и настроить хозяев на миролюбивый лад.

описание видов и особенности ухода за калатеей — FloweryVale.ru

Калатея (Calathea) - травянистое многолетнее корневищное растение семейства Марантовые (Marantaceae). Родиной калатеи являются тропические леса Южной Америки. В природе произрастает до 130 видов. Побеги калатеи, у большинства видов подземные, образуют поверхностные корневища, на которых располагаются вертикальные побеги с розетками листьев.

Высота некоторых видов этих декоративно-лиственных растений достигает 80 см. У калатеи очень красивые листья: они крупные, до 30 см в длину, овальные или эллиптические, иногда удлиненные, растут сразу из прикорневой розетки. Листья калатеи всегда поворачиваются в сторону солнца. Цветы калатеи бывают самой разнообразной расцветки, собраны в плотные колосовидные или округлые соцветия.

Цветки калатеи имеют оригинальное строение и поэтому в естественных условиях могут опыляться только самыми мелкими видами пчел. Процесс опыления очень занимательный. Когда пчелка садится на выбранный цветок и начинает вводить в него свой хоботок, то оказывается, что путь к пыльце преграждает крючкообразный вырост. Он взведен, как курок пистолета. Пчелка толкает его. Крючочек распрямляется, хлопает рыльцем по насекомому, перенося на пчелку пыльцу, имеющуюся на нем. Одновременно пчела как будто пугается, вздрагивает. В это время с нее стряхивается пыльца, принесенная с другого цветка.

Для выращивания в комнатных условиях наиболее приспособленными считаются калатея красивейшая, калатея украшенная, калатея Макоя, калатея полосатая, калатея Вейча и некоторые другие.

Все калатеи кроме красивых листьев поражают еще одной особенностью. Вечером листья растения поднимаются вверх, показывая нижнюю часть листа, а утром снова опускаются вниз. Наблюдая за калатеей со стороны день за днем, кажется, что ее листья шевелятся. За эту особенность калатея получила еще одно название - молитвенный цветок.

Условия содержания калатеи

Как и все тропические растения, калатея очень тепло- и светолюбива, хотя от прямых солнечных лучей растение нужно притенять. Освещение очень важно для калатеи: при избытке света листья могут побуреть, а при недостатке - быстро теряют яркую окраску, а вместе с ней и декоративность. Для калатеи лучше подойдут восточные и западные окна. Зимой температура воздуха в комнате не должна опускаться ниже +18 0C. Калатея не любит перестановку, быструю смену температуры, сквозняки.

Полив калатеи

Калатея очень требовательна к поливу, особенно в летнее время. Кроме того, растение требует высокой влажности воздуха. Она очень любит опрыскивания, также можно увлажнять воздух вокруг нее из пульверизатора. Корневая система у калатеи поверхностная. В летнее время кроме поливов можно периодически ставить ее на поддон с влажным торфом или галькой. С поливом калатеи нужно быть очень внимательным, так как и переувлажнение, и пересушивание земляного кома одинаково приводит к сворачиванию листьев и высыханию края листовой пластины. Если вовремя не отрегулировать полив, то калатея может полностью сбросить листья. Для полива калатеи рекомендуется теплая мягкая вода. Если вода для полива будет холодной, то листья калатея становятся мягкими и загнивают.

В летнее время вносите подкормки один раз в две недели удобрениями для декоративно-лиственных растений. Внесение удобрений рекомендуется делать после полива, когда растение утолит жажду.

Почва для выращивания калатеи

Субстрат для выращивания калатеи состоит из смеси двух частей листовой земли, по одной части перегноя, торфа, песка. Почва должна иметь слабокислую реакцию pH почвы. На дно горшка не забудьте положить слой дренажа. Горшок лучше использовать скорее широкий, чем глубокий. В таком горшке калатее будет комфортно до следующей пересадки.

Пересадка и размножение калатеи

Размножать калатею можно делением корневища. Это делается один раз в два года во время пересадки калатеи. Деленки должны иметь хорошую часть корневища, поэтому слишком мельчить корневище не советую, иначе можно потерять все растение. Если растение не делить, то пересадку нужно делать каждый год.

Вредители калатеи

При неправильном содержании на калатее поселяются щитовки. Их можно увидеть на нижней стороне листьев, где они сидят неподвижно и высасывают сок из листьев. Листья начинают желтеть и опадать, побеги отмирают. Если вовремя не начать борьбу с вредителями, можно потерять растение. Вовремя распознать щитовок поможет липкий налет на листьях. На этот липкий налет поселяется сажистый грибок. Вручную щитовок вряд ли удастся собрать. Если их много, то без четырехкратной обработки карбофосом или актелликом не обойтись.

Паутинные клещи также обитают на нижней стороне листьев. Об их присутствии можно догадаться по тонким паутинкам. Они также питаются соком листьев. Поврежденные паутинным клещом листья желтеют и опадают. Поражение калатеи паутинным клещом говорит о недостаточной влажности воздуха в комнате. Постоянно опрыскивайте листья калатеи с обеих сторон. Один раз в два-три дня устраивайте растению теплый душ. При сильном поражении паутинным клещом рекомендуются опрыскивания актелликом, фитовермом.

Виды калатеи

Калатея Бахема (Calathea bachemiana) родом из тропиков Бразилии. У нее стеблей, листья ланцетовидные, до 35 см в длину и до 7-9 см в ширину, кожистые, плотные, серебристо-зеленоватого цвета с темно-зелеными пятнами, расположенными вдоль средней жилки. Цветки калатеи Бахема собраны в плотные колосовидные соцветия.

Калатея Бурле Маркса "Blue Ice" — уникальная и великолепная калатеяродом из Бразилии. Она названа в честь известного архитектора ландшафта Бурле Маркса, который не только придумывал и реализовывал в жизни сказочные пейзажи, но также был заядлым цветоводом. Есть и другие цветовые гаммы этого вида калатеи, но этот, слегка голубоватый, самый привлекательный.

Калатея Варшевича (Calathea warscewiczii). У калатеи Варшевича овальные листья темно-зеленого цвета со светло-зеленым рисунком вдоль центральной жилки, бархатные, с нижней стороны пурпурные. Цветки собраны в колосовидные соцветия, белые или кремовые, розовые.

Калатея Вейча или Вича (Calathea veitchiana) достигает в высоту до 80-90 см в высоту. Листья овальные, до 30 см в длину и до 10 см в ширину, очень крепкие, глянцевые, темно-зеленые, верхняя сторона листа ­- с желто-зелеными полосами, нижняя - с желтоватыми полосами на красноватом фоне. Цветки собраны в колосовидные соцветия преимущественно белого цвета.

Калатея замечательная (Calathea insignis). Синоним: калатея ланцетолистная. У нее узкие и длинные листья до 30 см в длину до 5 см в ширину, листовая пластинка имеет волнистый край, черешок зеленый, без опушения. Верхнюю часть листа украшают темно-зеленые овальные пятна, крупные и мелкие, поочередно чередующиеся на светло-зеленом фоне. Нижняя сторона листьев фиолетовая, такого же цвета и листовая подушка.

Калатея зебрина (Calathea zebrina) также родом из Бразилии. У нее листья эллиптической формы, до 40 см в длину и 15 см в ширину. Верхняя сторона листовой пластины зеленая, с широкими перистыми светлыми полосами, нижняя сторона - слегка красноватая. Цветки собраны в плотные колосовидные соцветия, белого или лилового цвета.

Калатея леопардовая (Calathea leopardina) достигает в высоту 40-50 см. Листья калатеи леопардовой ланцетовидные, до 15 см длиной и до 5 см в ширину, верхняя сторона листьев имеет светло-зеленую окраску с темно-зелеными продолговатыми пятнами, соединенными с центральной жилкой листа. Цветки желтые, собраны в колосовидные соцветия.

Калатея Литце (Calathea lietzei) в тропических влажных лесах Бразилии образует густые заросли высотой до 60 см в высоту. Листья как прикорневые, так и на стеблях, эллиптические, не очень крупные, всего до 15 см в длину и до 6 см в ширину, чуть волнистые. Верхняя сторона листа ярко-зеленого цвета с серебристым металлическим отблеском, с темно-зелеными широкими полосами, нижняя сторона листа - красновато-лилового цвета. Цветки калатеи Литце собраны в короткие колосовидные соцветия, белого цвета.

Калатея Макоя (Calathea makoyana) в естественных условиях встречается в тропиках Бразилии, достигает в высоту до полуметра. Листья широкие, овальные, до 20 см в длину и до 10 см в ширину. Верхняя сторона листа калатеи Макоя очень декоративна: белый, почти прозрачный фон расчерчен ярко-зелеными жилками, продолговатыми темно-зелеными полосами, отходящими от центральной жилки, и красноватыми пятнами.

Калатея раскрашенная (Calathea picturata) имеет продолговатые листья до 20 см в длину. На верхней стороне листа темная середина с симметричными полосами, светлая полоса по краю и светлая центральная жилка.

 

Калатея руфибарба (Calathea rufibarba). Эту калатею называют рыжебородой. Такое название калатея руфибарба получила за светлый пушок на нижней стороне листьев и на их черешках. Листья у калатеи руфибарба удлиненные, продолговатые, по краю слегка волнистые, различных оттенков от светло- до тёмно-зелёного, в основном, без рисунка.

Калатея Лубберса (CalatheaLubbersii) отличается необычайной окраской листьев. У остальных калатей рисунок на листьях строго симметричный, а листья калатеи Лубберса сверху разукрашены несимметричными желтыми и зелеными пятнами, на нижней стороне листья зелёного цвета, а не пурпурного, как у других калатей.

Калатея украшенная (Calathea Ornata) повсеместно произрастает во влажных лесах Колумбии. Довольно низкорослое растение, черешки листьев достигают всего лишь до 15 см в высоту. Листья эллиптической формы до 20 см в длину и до 6 см в ширину. Верхняя сторона листовой пластины имеет желтовато-зеленую окраску в серебристых и розовых боковых линиях, нижняя сторона пурпурного цвета. Цветки собраны в колосовидные соцветия белого или фиолетового цвета. У калатеи украшенной есть разновидности: Калатея розеолинеата (Calathea ornata roseolineata) и калатея сандериана (Calathea sanderiana).

У калатеи шафранной (Calathea crocata) верхняя сторона листьев имеет темно-зеленую окраску. Нижняя сторона листьев - почти коричневой окраски. Калатея шафранная регулярно цветет. Ее яркие желтые соцветия появляются уже в январе или феврале, если выдерживать зимой температуру не ниже +18°С и освещение около 10 часов в сутки.

 

Калатея мозаичная Нетворк (Calathea musaica 'Network'). Листовая пластина белого, почти прозрачного цвета, расчерчен ярко-зелеными или желто-зелеными жилками на маленькие прямоугольники. При взгляде на листья калатеи мозаичной складывается впечатление, что они и впрямь сложены из мозаики.

Ниже подобраны фото других разновидностей и сортов калатей, не вошедших в статью.

См. также:

Права на изображения принадлежат conf.spbtei.ru, collection-helen.narod.ru, forum.bestflowers.ru, htbg.com, alltheplants3.blogspot.ru, flickr.com: KarlGercens.com, Dandelion And Burdock, tanetahi, jungle mama, Gregorio Parvus, blumenbiene, tutenkamon_1, rstickney37, happyflowers, ZainabGarden, 9.81 meters per second squared,?? KHQ, Van in LA, Oberon~, AbsenteSauvage.com, MatthewAndLindsey, Igor F. Azevedo, Bruno Dumon, nipplerings72, *omnia*, adelarad21, Alexander Marten Zhang, -Merce-, M. L. Fuller, jayjayc, xerantheum, BelindaLee, Buzz !, Igor F. Azevedo, chenkuntsan, rayeverettchurch, mberg68, adaduitokla, tdietmut, EnVas, A Tidewater Gardener, bromlad, --ki---, Mashku, Summer Diva, Drew Avery, Bird Aficionado Stan, Monceau, Drew Avery, Morabeza79, tengcheewai, Tsveto4ek, bric, mpieracci, alt= Wig3000, KseniyaPhotography, cliff1066?„?, Viperalus, jadalles1533, Dimitrio Lewis, LabradorEars, AiNuN MaRdiAh, wolfpix, TomWilkinson, theGardenDeva, Udo Schr?¶ter, PHOTOPHOB, florus, Leon Verde, I am Doris, Tony Rodd, tuis, Henry M. Diaz, sftrajan, MethoxyRoxy, berlinois, jade_c, ch.deff, liangjinjian

уход в домашних условиях, разновидности с фото, пересадка и размножение

Среди других комнатных цветов калатея сразу привлекает внимание своими расписными листьями. Она относится к декоративно-лиственным растениям семейства марантовые, которые отличаются разнообразием узора и формы листьев. В данной статье вы сможете узнать о тонкостях ухода за калатеей в домашних условиях, а также насладиться фото этой красавицы.

Описание

В родных тропических лесах Южной Америки, прячась от знойного солнца под кронами больших деревьев, некоторые виды калатеи вырастают до 80 сантиметров. Ботаникам известны до 130 видов растения, отличающихся формой и размером листьев, узором на них. Калатея цветет, выпуская колосок белого, розового или ярко-оранжевого цвета. Опыляется цветок пчелами, которые переносят пыльцу с одного бутона на другой. Цветков механизм опыления устроен оригинально. Пчелка, садясь на цветок, своим хоботком не достает до пыльцы. Но в попытке достать она нажимает на специальный выступ внутри бутона, при этом этот крючок срабатывает как курок. В итоге пыльца с ножек пчелы попадает внутрь цветка. Так происходит опыление калатеи в природных условиях.

У калатеи имеется прозвище — «молитвенный цветок». Она получила его за интересное поведение листьев на протяжении дня. Утром листья растения опущены вниз, а к вечеру они поднимаются вверх, так что становится видна нижняя сторона листа. Это напоминает руки, поднятые вверх в молитве. Отсюда и появилось второе название — «молитвенный цветок».

Чтобы вырастить красивое растение дома, потребуется создание определенных условий и ежедневный уход. Поэтому капризная калатея не подходит начинающим любителям цветов. Ведь в природных условиях она существует в теплом климате при влажности почти 90 процентов. Она не переносит сквозняков, резких изменений температуры.

Виды калатеи с названиями и фото

В комнатном цветоводстве выращивается много разновидностей калатеи, каждая из них по-своему красива и привлекательна.

  • Калатея Макоя – выходец из тропических лесов Бразилии. Листья, имеющие овальную форму, достигают двадцать сантиметров в длину и десять — в ширину. Если смотреть на верхнюю часть листа светло-зеленого цвета, то создается впечатление, что кистью нанесены узкие и широкие темно-зеленые прожилки. Низ листьев имеет прожилки бордового цвета.
  • Калатея Шафранная или Кроката отличается бархатистыми листьями темно-зеленого цвета с красноватым оттенком снизу. Среди других видов выделяется красивыми оранжевыми прицветниками и желтыми цветами. Родиной калатеи Кроката является район реки Амазонки.
  • Калатея Украшенная отличается низким ростом, в природных условиях растет в Колумбии. Листья зеленого цвета насыщенного оттенка имеют боковые линии, похожие на прожилки, окрашенные в белый и розовый цвет. Низ листовой пластины — красноватого оттенка. Колосок соцветия украшают белые или фиолетовые цветы.
Варшевича
Медальон
Зебровидная

  • Калатея Варшевича. Ее листочки темно-зеленого цвета имеют линии светлого оттенка. Как и у многих других калатей, цветы имеют форму колоска. Цветы этого вида имеют белый, розовый или кремовый оттенок.
  • Калатея Медальон получила свое название за широкие, овальные листья. Отличительной особенностью этого вида является узор из прожилок розового цвета и белая зубчатая окантовка вдоль края листовой пластины. Низ листьев — насыщенного темно-розового, бордового цвета. Листья располагаются на коротких черенках, что придает компактность кусту.
  • Калатея Зебровидная. Она обладает слегка вытянутыми листьями на длинных черенках. На темном фоне листа в виде прожилок расположены широкие светло-зеленые полоски. Края листа также имеют небольшое обрамление более светлого тона. Нижняя сторона листьев — насыщенного красного цвета с лиловым оттенком.
Ланцетолистная
Раскрашенная
Лубберса

  • Калатея Раскрашенная отличается широкими листьями с оригинальным окрасом — на темно-зеленом листе «нарисован» бледно-зеленый лист меньшего размера, оставляя по краям темную кайму. Длина листа достигает двадцати сантиметров.
  • Калатея Ланцетолистная отличается узкими длинными листьями. Пурпурный оттенок нижней стороны пластины красиво сочетается со светло-зеленой верхней поверхностью с темными овалами по прожилкам.
  • Калатея Лубберса отличается от других видов тем, что окрас нижней стороны не красно-пурпурный, а зеленый. При этом на наружной стороне листа разбросаны пятна желтого, зеленого цвета в хаотичном порядке.
Руфибарба
Мозаичная
Вейча

  • Калатея Руфибарба обладает листьями удлиненной формы с волнистым краем. Они не имеют рисунка на верхней стороне листа, зато встречаются различные оттенки зеленого цвета. Нижняя сторона покрыта желтым пушком, за что цветок получил прозвище «рыжебородого».
  • Калатея Мозаичная (Нетворк) обладает наиболее оригинальной расцветкой, выделяющей ее среди других видов растения. Очень светлая листовая пластина расчерчена более темными зелеными линиями на небольшие прямоугольники, напоминающие мозаику.
  • Калатея Вейча имеет глянцевые листья, достигающие тридцати сантиметров. Обе стороны листовой украшают желтые полоски, расположенные на нижней стороне, имеющей красноватый оттенок, и зеленой верхней стороне. Белые цветки располагаются на соцветье колосовидной формы.

Посадка и пересадка

Для посадки или пересадки калатеи наилучшее время — ранняя весна. Она не нуждается в частой пересадке, поэтому эту процедуру проделывают один раз в два года, когда корни взрослого растения начинают вылезать из нижней части горшка. Необходимо подобрать широкий горшок, потому что новые листья прорастают от корневища, пускающего боковые побеги. На дно горшка насыпают слой дренажа, чтобы не допустить загнивания корней.

Для калатеи подходит готовая почвенная смесь, используемая для азалий и рододендронов.

Важно, земляная смесь не должна содержать известь.

Опытные цветоводы могут приготовить земляную смесь самостоятельно. Для этого понадобится листовая и перегнойная земля, торф и песок в пропорции 1:1:1:0,5. Для разрыхления советуем добавить кокосового волокна, измельченный древесный уголь.

Размножение Калатеи

Калатея поддается размножению основными методами:

  • деление;
  • черенкование;
  • семенами.

Разделение куста проводится во время весенней пересадки. Руками разделяется корневище на части, содержащие несколько листиков и развитых корешков. Нельзя применять нож для разделения корневища. Для лучшего укоренения нижнюю часть присыпают «Корневином».

Росточки помещают в небольшие горшки с земляной смесью и слоем дренажа. Сверху горшок неплотно прикрывают целлофановым пакетом. Их ставят в место, защищенное от попадания прямых лучей солнца. Для обеспечения влажности можно горшок поставить на увлажненный керамзит. Саженцы необходимо регулярно поливать, опрыскивать, подкармливать. Большое значение имеет температура, которая должна быть в диапазоне 22-24 градуса.

Если на материнском кусте образуются черенки, то можно провести размножение калатеи черенками.

Важно, чтобы на черенке присутствовала самостоятельная точка роста.

Наземный черенок отрезается острым ножом, срез присыпается Корневином для лучшего укоренения или измельченным активированным углем. Черенок высаживается в небольшой горшок, накрывается пакетом. Когда калатея пустит черенки, можно выращивать как взрослое растение.

Семена

Размножение семенами — длительный процесс, не всегда заканчивающийся успешно даже у опытных цветоводов. Семена высевают в смесь листовой земли и песка (1:0,5), присыпают тонким слоем, накрывают пленкой или стеклом. Когда ростки подрастут, их пикируют и высаживают в ту же смесь. Когда сеянцы подрастают, их высаживают в небольшие горшочки.

Уход за калатеей в домашних условиях

Калатея принадлежит к цветам, нуждающимся в тщательном соблюдении условий содержания.

Полив

Калатея не любит как пересушенной земли, так и залива. Ее необходимо поливать по мере подсыхания земляного кома, выливая остаток воды из поддона. Иначе не избежать загнивания корней. Воду для полива берут отстоянную, но лучше подойдет талая вода. Но обязательно вода должна быть теплой.

Для смягчения воды можно взять небольшое количество торфа, высыпать в тряпичный мешочек и поместить в ведро с водой на ночь. Такую воду рекомендуется использовать для полива комнатных цветов.

Освещение

В освещении растения также важно соблюдать золотую серединку. Хотя калатея считается теневыносливым цветком, при недостатке освещения на листьях исчезает орнамент, они утрачивают свою привлекательность. Но нельзя ставить цветок под прямые солнечные лучи. Идеальным местом для него будет подоконник на окне, выходящем на запад. На зиму можно переставить на южное окно. Если цветок размещают в месте, где ощущается нехватка света, то рекомендуется организовать искусственную подсветку люминесцентными лампами. Время такой подсветки должно достигать двенадцати часов.

Температура и влажность

Выходец из влажных тропиков, цветок требует поддержания идеальной температуры для него. В холодное время температура воздуха в помещении не должна опускаться ниже восемнадцати градусов. А летом калатея будет чувствовать комфортно при 20-24 градусах.

Для растения важно обеспечить не только нужную температуру, но и оберегать его от сквозняков, перепадов температуры. Например, не советуем ставить горшок с калатеей на холодный подоконник. От холода может начаться загнивание корней. Поэтому необходимо организовать подставку под горшок. Выносить на балкон даже летом тоже не следует из-за перепада дневных и ночных температур.

Кроме постоянной температуры, растение нуждается в высокой влажности, которая в естественных условиях достигает девяносто процентов. Чтобы обеспечить такие условия, ежедневно проводят увлажнение окружающего воздуха путем распыления воды из пульверизатора, протирают листья влажной губкой. Полезно поставить горшок в поддон с керамзитом, который поддерживают во влажном состоянии. Важно, чтобы при этом горшок не стоял в воде! Для этого используют подставку по размерам горшка. Некоторые цветоводы размещают калатею в старых аквариумах, оборудуя флорариумы. Если объединить в группе несколько влаголюбивых растений, то можно создавать красивые композиции. Кстати, калатея лучше растет в группе из марантовых, таких же любителей повышенной влажности.

Подкормка

Для лучшего развития калатею регулярно подкармливают удобрениями для декоративно-лиственных растений в весеннее-летний период. Цветок не переносит избыток удобрений, поэтому ему вноситься вдвое уменьшенная норма с периодом — два раза в месяц. Укореняющиеся растения удобряют один раз каждые три недели.

Цветущие виды растения нуждаются в подкормке удобрениями для цветущих растений. Цветение обычно происходит ранней весной или поздней осенью, когда день составляет восемь-десять часов.

Ошибки ухода

При нарушении условий содержания у калатеи часто возникают проблемы с листьями. Рассмотрим основные проблемы:

  • Если листья теряют декоративную окраску, то это свидетельствует о недостатке света.
  • Избыток света приводит к осветлению листьев или появлению желтых пятен от солнечных ожогов.
  • Листья становятся желтыми, начиная с кончиков, увядают. Причин для этого может быть несколько: сквозняк, холодный или сухой воздух, избыточный или недостаточный полив, большое количество удобрений. Требуется тщательный анализ ситуации и исправление ошибок.
  • Кончики листьев становятся коричневыми в результате загнивания корней. Причиной может быть излишек влаги в грунте или холодный подоконник.
  • Сквозняки, недостаток влажности приводят к скручиванию листьев и их увяданию.
  • Темные пятна на листьях могут образоваться в результате опрыскивания, когда капли воды остаются на листьях. После опрыскивания, если на листьях остаются большие капли, их убирают губкой.
  • Белые кристаллики на нижней стороне листа при отсутствии увядания означают выделение и кристаллизацию клеточного сока.
  • Если листья калатеи увяли и засохли, то можно попробовать накрыть растение пакетом с проветриванием, обеспечить рассеянный свет. Предварительно советуем обрезать засохшие листья, можно захватить часть стебля. Рекомендуется пересадить в новую землю с ревизией корней. Для быстрейшего излечения калатеи можно опрыскивать цирконом или эпином. При соблюдении необходимых условий через месяц-второй появляются новые листочки.

Борьба с вредителями

Ослабленное в результате неправильного ухода растение часто подвергается нападению вредителей на калатею. Это — наиболее распространенные вредители комнатных цветов: щитовки, трипсы и паутинные клещи.

При увядании и пожелтении листьев калатеи в первую очередь необходимо убедиться в отсутствии вредителей. Тщательный осмотр листьев с двух сторон позволяет выявить следующие изменения:

  • Крохотные коричневые бляшки, выступающие на поверхности листа, свидетельствуют о появлении щитовки. Для их удаления, если их немного, можно промыть губкой с мыльным раствором. Если этот способ не помогает, то тогда необходимо прибегнуть к обработке инсектицидом. Популярным препаратом для уничтожения щитовки является Актеллик, которым опрыскивают растение согласно инструкции.

При поражении калатеи щитовкой на листьях появляется липкий налет. Иногда на месте поражения щитовкой образуется черный налет — это сажистый гриб. Он легко снимается влажной губкой.

  • Паутинный клещ образует белые пятна мельчайшей паутины. Для борьбы с ним также используются инсектициды: Актеллик, Фитоверм или другие.
  • Трипсы размножаются при высокой температуре и низкой влажности. Признаком их наличия являются светлые точки на верхней стороне листа, хотя поселяются трипсы снизу. Чтобы избавиться от них, обрабатывают листья мыльным раствором или инсектицидом.

Видео: Калатея — уход в домашних условиях

Если обеспечить «молитвенному» цветку хорошие условия, то он будет радовать вас долгое время. Кстати, считается, что калатея способна снять негативное настроение, улучшить микроклимат в офисе или в доме. Также она способствует достижению целей, восстанавливает потоки энергии.

какой уход требуется растению? 93 фото-идей по уходу

Растение Калатея (Calathea) – яркий и достаточно необычный представитель семейства Марантовые (Marantaceae). Семейство насчитывает до 130 видов. Большая часть из них – вариегатные (в клетках вегетативных органов присутствуют несколько разных генотипов) или проще говоря разноцветные, пестролистные растения.

Данные растения поражают удивительным окрасом листовой пластины, на которой выражены обесцвеченные или ярко окрашенные пятна и жилки. Основной цвет листков бывает как белый, темно-зеленый, так и черный.

Ареалом выращивания калатеи считаются джунгли Южной Америки. В дикой природе калатея отдает предпочтение болотной местности, берегам рек и озер.

В тропических лесах цветок постоянно находится в тени других растений и поворачивает свои листья к источнику солнечного света. Это всё объясняет любовь комнатной калатеи к высокой влажности воздуха, частому поливу и хорошему освещению (особенно зимой при помощи ламп).

Описание комнатной калатеи

Калатея в домашних условиях – капризное, лиственное многолетнее растение, размером около 80 см. Главной декоративной особенностью является сказочный узор (перья павлина) листьев.

Подземные побеги формируют поверхностную корневую систему, с которой со временем развиваются розетки широких яйцевидных листков (5-7 см) на длинных стебельках.

Цвет калатеи невзрачный, непривлекательный, только у таких видов, как калатея Варшевича и шафранная, некрасивые цветки прячут контрастные (малиновые, кремовые, оранжевые) прицветники.

Комнатная калатея очень придирчивая в уходе, но есть и более приспособленные к домашним условиям виды: калатея полосатая, Бахема, Макоя.

Калатеи, как и многие представители марантовых, имеют общую особенность: в вечернее время цветок складывает листки в «трубочку» и поднимает вертикально вверх, чем-то схоже на сложенные ладони во время молитвы.

С появлением утренних лучей солнца, листья возвращаются в исходное горизонтальное положение и раскрывают листовую пластину. За эту особенность её и прозвали «молитвенным цветком».

Секреты успешного ухода за калатеей

Так как калатея относится к тропическим растениям, то её потребность в свете и тепле намного выше, чем у обычных цветов.

Но как говорится, всё должно быть в меру, то бишь от обилия освещения листья становятся тёмными и растение лишается былого привлекательного вида, а от дефицита – листовые пластины теряют хлорофилл и обесцвечиваются.

Для достижения баланса в освещении переставьте горшок в место с лёгкой полутенью, чтобы прямые солнечные лучи не травмировали растение.

В зимнее время, калатею держат в хорошо освещённом месте, вдали от прямых лучей. Если зимой листья начали темнеть, то добавьте искусственное освещение для комфорта цветка.

Температура должна быть умеренной, без резких перемен (будет губительным для особо хрупких видов). В зимнее время температура должна быть не ниже 15-16 ̊С. Главное условие – отсутствие сквозняков.

Чтобы калатея не засохла, её нужно как можно чаще поливать. Летом необходим частый, обильный полив. В зимний период увлажнение почвы происходит реже. Полив происходит тёплой (на 2 ̊ выше чем температура в жилище) мягкой (талой, дождевой) водой.

Все виды калатеи потребуют высокого уровня влажности воздуха (>85%). В домашних условиях очень трудно достичь приведённой влажности в помещении, тогда на помощь приходит опрыскивание пульверизатором и обтирание мягкой тряпочкой листьев. Также можно переместить горшок с цветком в влажный торф.

Пересадка растения происходит через каждые 2 года в весеннее время. Горшок должен быть шире, чем предыдущий, но не глубже.

Также во время пересадки можно отделить дочерние отростки и пересадить в небольшой горшочек. Затем его накрывают плотной плёнкой и хранят в тёплом месте до тех пор, пока цветок не укоренится.

Виды комнатных калатей и их отличия

Калантеи и выращивают ради пёстрых листьев. Но есть и исключения…

 Калатея шафранная

У Калатеи шафранной (Calathea crocata) листья неприметные и ничем не выделяющиеся, а вот оранжевые или красные цветки сразу привлекают внимание.

Цветёт это прекрасное растение зимой, но лишь в том случае, если поддерживается десятичасовое освещение.

Калатея Бахома

Калатея Бахома (Calathea bachemiana) – вид не требующий особого ухода, что прибыл к нам с самой Бразилии. Черенок отсутствует, листья длинные, ланцетовидные.

Основный цвет листовой платины – серебристо-зелёный, а узоры выполнены в тёмных оттенках зелёного.

Калатея зебровая

Калатея зебровая (Calathea zebrina) – ещё один вид, пришедший с тропических лесов Бразилии. Взрослое растение имеет листья достаточно массивных размеров (длина — 35-40 см, ширина — 10 см).

Верхняя сторона листков растения темно-зелёная, а полосы белые, светло-зелёные. Нижняя сторона — обычно пурпурного, красного оттенка.

Посмотрим фото-примеры калатей и удостоверимся в необычности и красоте их листьев.

Фото калатеи

Определение механизма разрушения мембраны калаты B1 с помощью крупномасштабного моделирования молекулярной динамики

  • Дейли, Н. Л., Розенгрен, К. Дж. И Крейк, Д. Дж. Открытие, структура и биологическая активность циклотидов. Adv Drug Deliv Rev 61, 918–930 (2009).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Craik, D. J., Daly, N. L., Bond, T. и Waine, C. Циклотиды растений: уникальное семейство циклических и связанных белков, которые определяют структурный мотив циклического цистинового узла.J Mol Biol 294, 1327–1336 (1999).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Розенгрен, К. Дж., Дейли, Н. Л., План, М. Р., Уэйн, К. и Крейк, Д. Дж. Скручивания, узлы и кольца в белках. Структурное определение циклотидного каркаса. J. Biol Chem. 278, 8606–8616 (2003).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Пелегрини, П. Б., Квирино, Б. Ф. и Франко, О.L. Циклотиды растений: необычный класс защитных соединений. Peptides 28, 1475–1481 (2007).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Колгрейв, М. Л. и Крейк, Д. Дж. Термическая, химическая и ферментативная стабильность циклотид калата B1: важность циклического цистинового узла. Биохимия 43, 5965–5975 (2004).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Чемажар, М.И Крейк, Д. Факторы, влияющие на стабильность циклотидов: белки с круговой основой и мотив цистинового узла. Int J Pept Res Ther 12, 253–260 (2006).

    Google Scholar

  • Крейк, Д. Дж., Симонсен, С. и Дейли, Н. Л. Циклотиды: новые макроциклические пептиды в качестве основы при разработке лекарственных средств. Curr Opin Drug Discov Devel 5, 251–260 (2002).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Дейли, Н.Л. и Крейк, Д. Дж. Дизайн и терапевтическое применение циклотидов. Future Med Chem 1, 1613–1622 (2009).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Гарсия, А. Э. и Камареро, Дж. А. Биологическая активность природных и искусственно созданных циклотидов, нового молекулярного каркаса для терапии на основе пептидов. Curr Mol Pharmacol 3, 153–163 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Джагадиш, К.& Camarero, J. A. Cyclotides, многообещающий молекулярный каркас для пептидной терапии. Биополимеры 94, 611–616 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Энрикес, С. Т. и Крейк, Д. Дж. Циклотиды как шаблоны в дизайне лекарств. Drug Discov Today 15, 57–64 (2010).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Там, Дж. П., Лу, Ю. А., Янг, Дж. Л. и Чиу, К. В. Необычный структурный мотив антимикробных пептидов, содержащих сквозной макроцикл и дисульфиды цистиновых узлов. Proc Natl Acad Sci U S. A 96, 8913–8918 (1999).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Дейли, Н. Л., Густафсон, К. Р. и Крейк, Д. Дж. Роль циклического пептидного остова в анти-ВИЧ активности циклотида калата В1. FEBS Lett. 574, 69–72 (2004).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Ван, К. К. и др. Циклотиды против ВИЧ из китайской лекарственной травы Viola yedoensis. J Nat Prod 71, 47–52 (2008).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Энрикес, С. Т. и др. Расшифровка мембранной активности циклотид калата B1: важность фосфолипидов фосфатидилэтаноламина и липидной организации для гемолитической и анти-ВИЧ активности.J. Biol Chem. 286, 24231–24241 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Герлах, С. Л. и др. Противораковые и хемосенсибилизирующие свойства цикловиолацина 02 из Viola odorata и псилциклотидов из Psychotria leptothyrsa. Биополимеры 94, 617–625 (2010).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Lindholm, P. et al. Циклотиды: новый тип цитотоксических агентов.Mol Cancer Ther 1, 365–369 (2002).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Норс, А., Траби, М., Дейли, Н. Л. и Крейк, Д. Дж. Сравнение поведения самоассоциации растительных циклотид калата В1 и калата В2 с помощью аналитического ультрацентрифугирования. J. Biol Chem. 279, 562–570 (2004).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Камимори, Х., Холл, К., Крейк, Д. Дж. И Агилар, М. I. Исследования мембранных взаимодействий циклотид калата B1 и калата B6 на модельных мембранных системах с помощью поверхностного плазмонного резонанса. Анальная биохимия 337, 149–153 (2005).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Шенкарев З.О. и др. Конформация и способ мембранного взаимодействия циклотидов. Пространственная структура калата B1, связанного с мицеллой додецилфосфохолина. FEBS J 273, 2658–2672 (2006).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Svangard, E. et al. Механизм действия цитотоксических циклотидов: цикловиолацин O2 разрушает липидные мембраны. J. Nat Prod. 70, 643–647 (2007).

    PubMed Google Scholar

  • Simonsen, S. M. et al. Аланин-сканирующий мутагенез прототипного циклотида выявляет кластер остатков, необходимых для биоактивности. J. Biol Chem. 283, 9805–9813 (2008).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Huang, Y.H. et al. Биологическая активность прототипического циклотида Kalata B1 модулируется образованием мультимерных пор. J. Biol Chem. 284, 20699–20707 (2009).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Хуанг, Ю. Х., Колгрейв, М. Л., Кларк, Р. Дж., Коце, А. С. и Крейк, Д. Дж. Мутагенез со сканированием лизина выявляет изменяемую сторону циклотида Калата В1 для оптимизации нематоцидной активности.J. Biol Chem. 285, 10797–10805 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Бурман Р., Стромстедт А. А., Мальмстен М. и Горанссон У. Циклотид-мембранные взаимодействия: определяющие факторы связывания, истощения и разрушения мембран. Biochim Biophys Acta 1808, 2665–2673 (2011).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Ван, К.K., Wacklin, H.P. и Craik, D. J. Циклотиды вставляются в липидные бислои для образования пор мембраны и дестабилизации мембраны за счет гидрофобных и специфичных для фосфоэтаноламина взаимодействий. J. Biol Chem. 287, 43884–43898 (2012).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Карплюс М. и Маккаммон Дж. А. Моделирование молекулярной динамики биомолекул. Nat Struct Biol 9, 646–652 (2002).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Кандт, К., Ash, W. L. & Tieleman, D. P. Настройка и запуск моделирования молекулярной динамики мембранных белков. Методы 41, 475–488 (2007).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Рисселада, Х. Дж. И Марринк, С. Дж. Молекулярная поверхность липидных рафтов в модельных мембранах. Proc Natl Acad Sci U S. A 105, 17367–17372 (2008).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Щука, L.Определение Дж. Рафтса: отчет о симпозиуме Keystone по липидным рафтам и функциям клеток. J. Lipid Res. 47, 1597–1598 (2006).

    CAS Google Scholar

  • Schafer, L. V. et al. Упаковка липидов управляет сегрегацией трансмембранных спиралей в неупорядоченные липидные домены в модельных мембранах. Proc Natl Acad Sci U S A 108, 1343–1348 (2011).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Яноши, Л., Ли, З., Хэнкок, Дж. Ф. и Горф, А. А. Организация, динамика и сегрегация нанокластеров Ras в мембранных доменах. Proc Natl Acad Sci U S A 109, 8097–8102 (2012).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Халфа А. и Тарек М. Об антибактериальном действии циклических пептидов: выводы из крупнозернистого МД-моделирования. J. Phys Chem B 114, 2676–2684 (2010).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Уимли, W.C. Описание механизма действия антимикробного пептида на модели межфазной активности. ACS Chem Biol 5, 905–917 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Уимли, В. К. и Христова, К. Противомикробные пептиды: успехи, проблемы и вопросы без ответа. J Membr Biol 239, 27–34 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Марринк, С.Дж., Де Фрис, А. Х. и Марк, А. Е. Крупнозернистая модель для полуколичественного моделирования липидов. J. Phys. Chem. В 108, 750–760 (2003).

    Google Scholar

  • Марринк, С. Дж., Рисселада, Х. Дж., Ефимов, С., Тилеман, Д. П. и де Фрис, А. Х. Силовое поле MARTINI: крупнозернистая модель для моделирования биомолекул. J. Phys Chem B 111, 7812–7824 (2007).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Монтичелли, Л.и другие. Крупнозернистое силовое поле MARTINI: расширение на белки. J. Chem. Теория и вычисления. 4, 819–834 (2008).

    CAS Google Scholar

  • Су, З. Ю. и Ван, Ю. Т. Моделирование крупнозернистой молекулярной динамики взаимодействий цитотоксина A3 кобры с липидным бислоем: проникновение петель в мембраны. J. Phys Chem B 115, 796–802 (2011).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Кирххаузен, Т.Гибочные мембраны. Nat Cell Biol. 14, 906–908 (2012).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Фарсад К. и Де Камилли П. Механизмы деформации мембраны. Curr Opin Cell Biol 15, 372–381 (2003).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Земель, А., Бен-Шауль, А. и Мэй, С. Модуляция спонтанной кривизны и жесткости изгиба липидных мембран с помощью адсорбированных на поверхности раздела амфипатических пептидов.J. Phys Chem B 112, 6988–6996 (2008).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Van Der Spoel, D. et al. GROMACS: быстро, гибко и бесплатно. J. Comput Chem. 26, 1701–1718 (2005).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Хесс, Б., Кутцнер, К., ван дер Споул, Д. и Линдаль, Э. GROMACS 4: Алгоритмы для высокоэффективного, сбалансированного по нагрузке и масштабируемого молекулярного моделирования.J. Chem. Теория вычисл. 4. С. 435–447 (2008).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Чнг, К. П. и Янг, Л. В. Крупнозернистые модели показывают функциональную динамику - II. Моделирование молекулярной динамики на крупном уровне - теории и биологические приложения. Bioinform Biol Insights 2, 171–185 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Берендсен, Х.J. C. a. П. Дж. П. М., ван Гунстерен, В. Ф., ДиНола, А. и Хаак, Дж. Р. Молекулярная динамика со связью с внешней ванной. J. Chem. Phys. 81, 3684–3690 (1984).

    ADS CAS Google Scholar

  • Хамфри В., Далке А. и Шультен К. VMD: визуальная молекулярная динамика. Дж. Мол, график 14, 27–38 (1996).

    Google Scholar

  • Алоиа, Р. К., Тиан, Х. и Дженсен, Ф.C. Липидный состав и текучесть оболочки вируса иммунодефицита человека и плазматических мембран клетки-хозяина. Proc Natl Acad Sci U S A 90, 5181–5185 (1993).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Scott, K. A. et al. Крупнозернистое МД-моделирование самосборки мембранный белок-бислой. Структура 16, 621–630 (2008).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Фантини, Дж., Гарми, Н., Махфуд, Р. и Яхи, Н. Липидные рафты: структура, функция и роль в ВИЧ, болезни Альцгеймера и прионных заболеваниях. Эксперт Рев Мол Мед 4, 1-22 (2002).

    PubMed Google Scholar

  • Ниемела, П. С., Оллила, С., Хивонен, М. Т., Карттунен, М. и Ваттулайнен, И. Оценка природы мембран липидного рафта. PLoS Comput Biol 3, e34 (2007).

    ADS MathSciNet PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Риния, Х.A., Snel, M. M., van der Eerden, J. P. и de Kruijff, B. Визуализация устойчивых к детергентам доменов в модельных мембранах с помощью атомно-силовой микроскопии. FEBS Lett. 501, 92–96 (2001).

    CAS PubMed Google Scholar

  • Vuorela, T. et al. Роль липидов в сфероидальных липопротеинах высокой плотности. PLoS Comput Biol 6, e1000964 (2010).

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • Из Африки

    Им пришла в голову идея химически удалить часть растительного циклотида и заменить ее пептидом, взятым из яда конической улитки, который, как известно, обладает сильными болеутоляющими свойствами.Яд был очень полезен для сильного обезболивания (например, в хирургии), но его можно было вводить только с помощью спинномозговой инъекции.

    Сильно ядовитая конусообразная улитка. Изображение: Auscape / Getty Images .

    Сильно ядовитая конусообразная улитка. Изображение: Auscape / Getty Images .

    Химически привив яд к циклотиду, теперь его можно было принимать перорально.Лаборатория Крейка только что произвела первое в мире натуральное обезболивающее с использованием яда животных. Этот препарат может иметь болеутоляющее действие в 100–150 раз сильнее, чем нынешний лидер рынка (габапентин).

    В то время как исследования ядов животных часто привлекают много внимания, потому что, давайте посмотрим правде в глаза, яды животных интересны, Крейк утверждает, что мы должны больше впечатляться пептидными защитными механизмами растений.

    «Если вы животное и на вас напал хищник, вы можете либо убежать, либо драться.Но если вы растение, вы не можете этого сделать, поэтому у вас должна быть действительно хорошая защита на основе пептидов или белков », - говорит он.

    «Поскольку они должны быть настолько хороши в этом, я думаю, что в растениях должно быть больше интересных пептидов и белков, чем в животных, которые только и ждут своего открытия».

    По мере открытия и разработки новых лекарств, основанных на его новаторском открытии, Крейк и его команда работают над новым видением будущего лекарств - съедобными растительными лекарствами, которые вы можете выращивать на своем заднем дворе.

    От семечек подсолнечника для лечения рака простаты до картофеля фри от ожирения Крейк надеется сократить расходы, связанные с крупной разработкой фармацевтических препаратов, и открыть доступ к лекарствам для людей в развивающихся странах.

    «Я провел много полевых исследований в Африке, и средняя продолжительность жизни там всего 47–55 лет из-за ВИЧ / СПИДа. Это не потому, что для этого нет хороших лекарств; есть совершенно хорошие лекарства. Но они просто не могут себе этого позволить, когда мы проектируем их традиционным способом », - объясняет Крейк.

    «Если бы они могли выращивать препараты против ВИЧ на своих приусадебных участках, то, возможно, мы могли бы оказать там влияние».

    «То же самое и с малярией - она ​​убивает 400 000 человек в год, и есть сопротивление существующим лекарствам. Если бы мы могли получить лекарство от малярии на основе пептидов, которое можно было бы выращивать на растениях, например, в Африке или Индии, это действительно могло бы изменить правила игры во всем мире ».

    Термическая, химическая и ферментативная стабильность циклотида калата B1: важность циклического цистинового узла

    Циклотиды представляют собой недавно открытое семейство пептидов растительного происхождения, которые обладают необычными чертами циклизованного остова «голова к хвосту» и сердцевины цистинового узла.Считается, что эти особенности способствуют их исключительной стабильности, что качественно наблюдалось в ходе экспериментов, направленных на определение последовательности и характеристику ранних членов семьи. Однако до настоящего времени не проводилось количественных исследований термической, химической или ферментативной стабильности циклотидов. В этом исследовании мы демонстрируем стабильность прототипа циклотида калата B1 к хаотропным агентам 6 M гуанидин гидрохлорид (GdHCl) и 8 M мочевине, к температурам, приближающимся к кипению, к кислоте и после инкубации с рядом протеаз, в условиях, при которых большинство белков легко разворачиваются.ЯМР-спектроскопия использовалась для демонстрации термической стабильности, в то время как флуоресценция и круговой дихроизм использовались для контроля химической стабильности. Были также исследованы несколько вариантов калата В1, включая калата В2, который имеет пять аминокислотных замен из В1, два ациклических пермутанта, у которых основа была разорвана, но цистиновый узел сохранился, и мутант с двумя дисульфидными связями. Вместе они позволили определить относительную роль цистинового узла и кольцевого остова в стабильности циклотидов.Добавление денатуранта к калате B1 или ациклическому пермутанту не вызывает разворачивания, но двудисульфидное производное было менее стабильным, несмотря на аналогичную трехмерную структуру. Похоже, что цистиновый узел более важен, чем круговой скелет для химической стабильности циклотидов. Кроме того, цистиновый узел циклотидов более стабилен, чем узел в молекулах аналогичного размера, судя по сравнению с конотоксином PVIIA. Не было доказательств ферментативного расщепления нативной калаты B1 при мониторинге с помощью ЖХ-МС, но восстановленная форма была восприимчива к протеолизу трипсином, эндопротеиназой Glu-C и термолизином.Спектры флуоресценции калата B1 в присутствии дитиотреитола, восстанавливающего агента, показали заметное увеличение интенсивности, которое, как полагают, связано с устранением тушащего эффекта на остаток Trp соседней дисульфидной связью Cys5-Cys17. В целом восстановленные пептиды были значительно более подвержены химическому или ферментативному разрушению, чем окисленные разновидности.

    токсинов | Бесплатный полнотекстовый | Действия Cyclotides по защите хозяев

    1.Введение

    Циклотиды [1] представляют собой семейство небольших белков растительного происхождения, характеризующихся их циклической основной цепью «голова к хвосту» и расположением цистинового узла из трех консервативных дисульфидных связей. Впервые они были обнаружены в растениях семейств Rubiaceae (кофе) и Violaceae (фиалка), но с тех пор были обнаружены в ряде других растений семейств Cucurbitaceae (тыквенные) и Fabaceae (бобовые), и было предсказано, что они широко распространены. Распространен в царстве растений [2].Циклотиды отличаются исключительной стабильностью и разнообразным спектром биоактивностей, а также экспрессией в широком диапазоне тканей растений, включая листья, стебли, цветы, спящие семена и корни [3]. Был опубликован ряд недавних обзоров об открытии [4,5,6], структурах [4,7,8] и применениях [9,10,11,12] циклотидов, к которым читатель может отослать дополнительную информацию. фон, но здесь основное внимание уделяется их пестицидной и / или токсической активности. Структура прототипа циклотида, калата B1, показана на рисунке 1 [13], подчеркивая, что циклотиды имеют размер около 30 аминокислот с циклической пептидной цепью.Они складываются в компактные трехмерные формы, которые включают небольшую структуру β-листов и серию витков, построенных вокруг ядра цистинового узла. Эта компактная структура и сложные поперечные связи дисульфидными связями являются основным фактором, который делает циклотиды исключительно стабильными. Они обладают высокой устойчивостью к химическим, термическим и ферментативным воздействиям, которые обычно разрушают обычные белки [14]. Рисунок 1. Схематическая иллюстрация ( a ) последовательности и ( b ) структуры прототипа циклотида, калата B1, показывающая циклический каркас «голова к хвосту» и шесть консервативных остатков цистеина (пронумерованных римскими цифрами), которые соединены вместе в соединение I – IV, II – V и III – VI, приводящее к цистиновому узлу [15].Эта связь была установлена ​​с помощью ряда химических методов и методов ЯМР [16,17]. Структура складывается в компактную трехмерную форму, которая содержит мотив β-листа (обозначен широкими стрелками), а также серию поворотов. Сегменты основной цепи между остатками цистеина называются петлями и пронумерованы 1–6. Некоторые петли, например петли 1 и 4 относительно высококонсервативны, тогда как другие обычно гипервариабельны у циклотидов из разных растений, что привело к описанию циклотидов как естественной комбинаторной матрицы [18]; ( c ) Изображение поверхности калаты B1, заполняющее пространство, показывающее расположение обнаженной поверхности участка гидрофобных остатков. Рисунок 1. Схематическая иллюстрация ( a ) последовательности и ( b ) структуры прототипа циклотида, калата B1, показывающая циклический каркас «голова к хвосту» и шесть консервативных остатков цистеина (пронумерованных римскими цифрами), которые соединены вместе в соединение I – IV, II – V и III – VI, приводящее к цистиновому узлу [15]. Эта связь была установлена ​​с помощью ряда химических методов и методов ЯМР [16,17]. Структура складывается в компактную трехмерную форму, которая содержит мотив β-листа (обозначен широкими стрелками), а также серию поворотов.Сегменты основной цепи между остатками цистеина называются петлями и пронумерованы 1–6. Некоторые петли, например петли 1 и 4 относительно высококонсервативны, тогда как другие обычно гипервариабельны у циклотидов из разных растений, что привело к описанию циклотидов как естественной комбинаторной матрицы [18]; ( c ) Изображение поверхности калаты B1, заполняющее пространство, показывающее расположение обнаженной поверхности участка гидрофобных остатков. Отдельные растения экспрессируют набор циклотидов, иногда содержащий более 100 различных последовательностей.На основании сообщаемых показателей открытия циклотидов у Violaceae и Rubiaceae и большого количества уникальных циклотидов на каждый вид растений было предсказано, что в природе может быть ~ 50 000 циклотидных последовательностей [2], но это, вероятно, заниженная оценка, основанная на недавних открытиях. в Fabaceae [19,20]. Таблица 1 показывает репрезентативную выборку циклотидов из трех основных подсемейств, которые были идентифицированы к настоящему времени. Подсемейства Мебиуса и браслетов являются крупнейшими подсемействами циклотидов и названы так из-за присутствия или отсутствия концептуального поворота на 180 ° в основной цепи пептида, вызванного цис-X-Pro пептидной связью в классе Мебиуса и отсутствием этого «Закрутить» в круговую ленту браслетного класса [1].Меньшее подсемейство циклотидов, известное как циклотиды-ингибиторы трипсина, имеет совершенно разные последовательности, чем два других подсемейства, и также обычно классифицируется как «циклические узелтины» на основании их гомологии последовательностей с обычными (ациклическими) белками цистинового узла из семейства узловтинов [21]. . Циклотиды, показанные в таблице 1, были структурно охарактеризованы, и их соответствующие коды PDB ID приведены в таблице вместе с их последовательностями и некоторыми биофизическими характеристиками, включая чистый заряд и размер (количество аминокислот).

    Таблица 1. Типичные циклотиды из подсемейств Мебиуса, браслетов и ингибиторов трипсина.

    Kalata В7 cycloviolacin О14 circulin A cycloviolacin O1 cycloviolacin O2 Kalata В5 tricyclon
    Таблица 1. Типичные циклотиды из подсемейств Мебиуса, браслетов и ингибиторов трипсина.
    Циклотид a AA b Ch c Последовательность d PDB e Ref.
    Подсемейство Мебиуса
    кал. 1 GLPVCG Е TCFGGTCNTPGCSCTWPICTRD 1PT4 [22,23]
    29 +1 GLPVCG Е TCTLGTCYTQGCTCSWPICKRN 2JWM [24]
    Kalata В12 28 -2 GSLCG Д TCFVLGCNDSSCSCNYPICVKD 2KVX [25]
    31 +3 GSIPACG Е SCFKGKCYTPGCSCSKYPLCAKN 2GJ0 [ 26]
    varv F 29 0 GVPICG E TCTLGT CYTAGCSCSWPVCTRN 3E4H [27]
    Браслет подсемейство
    30 +2 GIPCG Е SCVWIPCISAALGCSCKNKVCYRN 1Bh5 [28,29]
    circulin Б 31 +2 GVIPCG Е SCVFIPCISTLLGCSCKNKVCYRN 2ERI [29]
    30 0 GIPCA Е SCVYIPCTVTALLGCSCSNRVCYN 1NBJ [ 26]
    30 +2 GIPCG Е SCVWIPCISSAIGCSCKSKVCYRN 2KNM [26]
    30 -1 GTPCG Е SCVYIPCISGVIGCSCTDKVCYLN 2KUX [30,31]
    кал. B8 31 +1 GSVLNCG Е TCLLGTCYTTGCTCNKYRVCTKD 2B38 [32]
    33 -1 GGTIFDCG Е SCFLGTCYTKGCSCGEWKLCYGTN 1YP8 [33]
    palicourein 37 -1 GDPTFCG Е TCRVIPVCTYSAALGCTCDDRSDGLCKRN 1R1F [34,35]
    VHL-1 31 0 SISCG Е SCAMISFCFTEVIGCSCKNKVCYLN 1ZA8 [36]
    vhl-2 30 -1 GLPVCG E TCFTGTCYTNGCTCDPWPVCTRN 2KUK 4 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 E SCVWIPCTVTALLGCSCSNKVCYN 1VB8 [3]
    Подсемейство ингибиторов трипсина 9035 9
    MCoTI-II 34 +3 GGVCPKILKKCRRDSDCPGACICRGNGYCGSGSD 1IB9 [38,39]
    Циклотиды были первоначально открыты на основе их наблюдаемой биоактивности.Прототипный член семьи, калата B1, был идентифицирован как активный утеротонический агент в лечебном чае, который женщины в Африке использовали для ускорения рождения ребенка. Для приготовления чая используется растение Oldenlandia affinis, член семейства растений Rubiaceae [41]. Первый циклотид из семейства фиолетовых, виапептид 1, был случайно обнаружен при поиске гемолитической активности сапонинов [42]. В одном из наиболее важных ранних отчетов в программе скрининга по поиску молекул анти-ВИЧ была обнаружена серия кольцевых пептидов [29,43,44].Точно так же циклопсихотрид А [45] был обнаружен во время скрининга антагонистов нейротензина. Эти первоначальные открытия, основанные на биологических исследованиях, привели к систематическим поискам циклотидов на основе их структурных свойств, что в конечном итоге привело к открытию широкого спектра других активностей циклотидов, включая антимикробное [46], инсектицидное [22,47] и другие пестицидные действия. . Я опишу эту биологическую активность более подробно в Разделе 3, сделав несколько кратких комментариев по биосинтезу и искусственному синтезу циклотидов.Циклотиды биосинтезируются рибосомами как белки-предшественники, которые кодируют один или несколько циклотидных доменов [48,49]. На рис. 2 показано общее расположение типичного белка-предшественника циклотида, который включает сигнальную последовательность эндоплазматического ретикулума (ER), про-домен, зрелый циклотидный домен и C-концевую область. Хотя процессы вырезания и циклизации, которые приводят к образованию циклических зрелых пептидов из этих предшественников, до конца не изучены, считается, что активность фермента аспарагинилэндопротеиназы (AEP) играет важную роль [50,51].Эта гипотеза согласуется с присутствием абсолютно консервативного остатка Asn (или Asp), который находится на С-конце циклотидного домена в белках-предшественниках. (например, см. циклотидные последовательности в таблице 1). Это дополнительно подтверждается исследованиями, включающими экспрессию мутировавших циклотидов в трансгенных растениях, которые идентифицировали остатки, важные для процессинга. Например, мутация консервативного Asn в Ala отменяет продукцию циклических пептидов в planta [51]. Рисунок 2. Схематическое изображение архитектуры циклотидных белков-предшественников Violaceae и Rubiaceae.Они содержат сигнальную последовательность ER, N-концевой продомен, последовательность зрелого пептида и C-концевой пропептид. Некоторые предшественники содержат несколько копий (т.е. до трех копий) циклотидного домена, фланкированного короткими пропептидными участками. Недавние исследования циклотидов из семейства Fabaceae показали, что они производятся из того, что, по-видимому, является наследственным геном альбумина [20,52], предполагая, что растения развили несколько альтернативных механизмов биосинтеза циклотидов. Рисунок 2. Схематическое изображение архитектуры циклотидных белков-предшественников Violaceae и Rubiaceae. Они содержат сигнальную последовательность ER, N-концевой продомен, последовательность зрелого пептида и C-концевой пропептид. Некоторые предшественники содержат несколько копий (т.е. до трех копий) циклотидного домена, фланкированного короткими пропептидными участками. Недавние исследования циклотидов из семейства Fabaceae показали, что они производятся из того, что, по-видимому, является наследственным геном альбумина [20,52], предполагая, что растения развили несколько альтернативных механизмов биосинтеза циклотидов.

    2. Пестицидная и / или токсическая активность

    Считается, что естественной функцией циклотидов является защита растений от вредителей, предположение, вызванное открытием, что циклотиды сильно подавляют рост и развитие некоторых личинок насекомых [47]. Неизвестно, почему отдельные виды растений могут экспрессировать так много разных циклотидов. Это явление могло развиться, чтобы противодействовать развитию устойчивости вредителей к отдельной защитной молекуле, или оно могло отражать тот факт, что циклотиды выполняют в растениях ряд функций, которые до сих пор не были идентифицированы.Например, некоторые пептиды защиты хозяина у животных обладают прямой антимикробной активностью, но также действуют как сигнальные молекулы и иммуномодуляторы. Подобные многофункциональные роли могут быть возможны для циклотидов, но до сих пор не сообщалось. В этой статье основное внимание уделяется токсической активности циклотидов. В таблице 2 приведены примеры пестицидной и / или токсической активности циклотидов. Они включают гемолитическое, цитотоксическое, противомикробное, инсектицидное, противообрастающее, моллюскоцидное и нематоцидное действие.

    Таблица 2. Сообщается о пестицидной и / или токсической активности выбранных циклотидов.

    [47,53,54
    Таблица 2. Сообщается о пестицидной и / или токсической активности выбранных циклотидов.
    Циклотид Активность Ref.
    Подсемейство Мебиуса
    калата B1 Инсектицидное, моллюскоцидное, гемолитическое, нематоцидное, антибактериальное, анти-ВИЧ Инсектицидное, моллюскоцидное, нематоцидное, антибактериальное [22,56,57]
    калата B5 Моллюскоцидное [56]
    антибактериальное антибактериальное противовоспалительное средство , антибактериальное средство, антибактериальное и антибактериальное. 26]
    varv A & F Цитотоксический [27,58]
    Подсемейство браслетов
    Циркулин A и B Гемолитическое, антибактериальное 904 29]
    цикловиолацин O1 нематоцидный, моллюскоцидный [26,56,59,60]
    цикловиолацин O2 нематоцидный, цитотоксический, гемотоксический литический, антибактериальный, антибактериальный [57,61]
    Цикловиолацин Y1 Гемолитический, анти-ВИЧ [62]
    vhl-1 Нематоцидный ВИЧ-19 364 ]
    Подсемейство ингибиторов трипсина
    MCoTI-II Ингибирование протеазы [63,64,65]
    2.1. Гемолитическая и цитотоксическая активность
    Гемолитическая активность, то есть способность вызывать лизис эритроцитов, была одной из первых активностей, описанных для циклотидов, и действительно привела к открытию виолаапептида-I [42]. В целом, циклотиды имеют лишь умеренную гемолитику, со средними гемолитическими дозами (значения HD 50 ) 10–1000 мкМ [66], что является слабым по сравнению с мощным гемолитическим агентом мелиттином из пчелиного яда с HD 50 ~ 1 мкМ. . Интересно, что гемолитическая активность теряется при линеаризации циклотидов [67], показывая, что интактный циклический остов важен для этой активности, как, по-видимому, также имеет место для ряда других циклотидных активностей, включая активность против ВИЧ.До сих пор не было сообщений, описывающих функциональную роль этой гемолитической активности в конкретном защитном взаимодействии хозяина. Большинство исследований гемолитической активности циклотидов было больше связано с разработкой этой активности для случаев, когда циклотидный каркас предназначен для использования в качестве фармацевтического шаблона. Например, сканирование аланина идентифицировало область поверхности kalata B1, в которой замена любого из девяти находящихся на Ala значительно снижает гемолитическую активность [68].Сообщалось, что различные циклотиды цитотоксичны для других линий клеток человека, помимо эритроцитов. Цикловиолацин O2, браслет-циклотид, был в центре внимания этих исследований, и наибольший интерес представляет небольшая степень избирательной токсичности для линий раковых клеток по сравнению с нормальными клетками, что открывает возможность использования циклотидов в противораковой активности [58, 69,70,71]. Однако эта активность не оказалась полезной на модели опухоли у мышей [72]. Причины отсутствия активности in vivo до конца не изучены, но могут включать высокие скорости клиренса или плохое распределение по участку действия в модели плохо васкуляризованной опухоли [72].Также с фармацевтической точки зрения вызывает беспокойство открытие, что цикловиолацин O2 имеет очень резкий профиль токсичности, со смертельным исходом для мышей при однократной инъекции 2 мг / кг, но без признаков дискомфорта для животных при 1,5 мг / кг [72].

    В целом цитотоксическая активность циклотидов, по-видимому, ограничивается членами подсемейств Мебиуса и браслетов, а токсическая активность не была обнаружена для членов подсемейства ингибиторов трипсина.

    2.2. Антимикробная активность
    Антимикробная активность нескольких синтетически полученных циклотидов впервые была описана в 1999 году [46], и с тех пор было только несколько других первичных сообщений об этой активности [20,73,74].В целом, похоже, что не все циклотиды являются противомикробными и что положительные примеры обладают активностью, как правило, только в условиях низкого содержания соли. В первоначальном исследовании [46] четыре синтетически продуцируемых циклотида, калата B1, циркулин A, циркулин B и циклопсихотрид A, были протестированы против ряда патогенных бактерий человека, включая E. coli и Staphylococcus aureus. Наиболее действенным примером был циркулин А против S. aureus, который имел минимальную ингибирующую концентрацию (МИК) 0,19 мкМ, но также сообщалось, что калата В1 обладает высокой эффективностью (МИК = 0.26 мкМ) против S. aureus. Kalata B1 был неактивен против кишечной палочки в условиях высокого или низкого содержания соли, но более позднее исследование сообщило о противоречивых данных в отношении кишечной палочки. [73] Недавние исследования подтвердили антимикробную активность цикловиолацина O2 [74] и гедиотида B1 [20]. Эти исследования были сосредоточены на тестировании против патогенных бактерий человека, и похоже, что не было систематических исследований влияния циклотидов на патогенные бактерии растений. В недавнем отчете [57], тем не менее, исследовалось токсическое действие циклотидов против почвенных бактерий, а также против некоторых растений и водорослей, чтобы определить влияние циклотидов на окружающую среду, как более подробно описано в разделе 6.
    2.3. Инсектицидная активность
    Первое сообщение об инсектицидной активности циклотидов было в 2001 году, когда было показано, что калата B1 ингибирует рост и развитие и увеличивает смертность личинок Helicoverpa, получавших искусственную диету, содержащую циклотиды [47]. Присутствие в рационе примерно в той же концентрации, что и в естественной ткани листа (~ 0,8 мкмоль / г), калата B1 оказалась сильнодействующим инсектицидным агентом. С тех пор эти результаты были воспроизведены в исследованиях калаты B2 [22] от O.affinis и Cter M из Clitoria ternatea. [19]. Механизм инсектицидной активности, по-видимому, заключается в разрушении мембран среднего кишечника личинок, проглотивших циклотиды, как следует из исследований электронной микроскопии [75]. Хотя предполагается, что инсектицидная активность является основной естественной биологической функцией циклотидов [76], до сих пор не было систематических отчетов об их тестировании против ряда видов насекомых, а также не проводилось исследований возможных синергических эффектов циклотидов, учитывая, что один растение часто экспрессирует большое количество циклотидов в одной ткани [12].
    2.4. Активность против обрастания
    Сообщалось, что цикловиолацин O2 проявляет активность против усоногих Balanus implvisus в субмикромолярном диапазоне [61]. Хотя потенциально могут быть применения этой деятельности при очистке от обрастания корпусов судов, стоимость циклотидов, вероятно, будет ограничивающим фактором, препятствующим их применению, если только не будут разработаны значительно более дешевые методы производства циклотидов, чем те, которые доступны в настоящее время. Интересно, что цикловиолацин O2 является членом подсемейства браслетов циклотидов и что в целом это подсемейство имеет тенденцию быть более активным в токсических свойствах против многих организмов по сравнению с подклассом Мебиуса.
    2,5. Моллюскоцидная активность
    Циклотиды, испытанные против Pomacea canaliculata, улитки Golden Apple, основного вредителя риса в Юго-Восточной Азии, показали многообещающую активность. Эта улитка была первоначально импортирована на Тайвань из Южной Америки в 1980-х годах и в настоящее время широко распространилась на сельскохозяйственных водно-болотных угодьях Японии, Филиппин и Тайваня, где она нанесла ущерб урожаю, который оценивается в миллиарды долларов. Циклотиды цикловиолацин O1, калата B1 и калата B2 оказались более токсичными для Pomacea canaliculata, чем коммерчески используемый метальдегид моллюскицида, тогда как калата B7 и B8 были значительно менее токсичными [56].Эти анализы показали, что существует дозозависимый эффект на смертность улиток, когда циклотиды вводятся в водную среду улиток. LC 50 (средняя летальная концентрация) составляла 53 мкМ для калаты B2 и 133 мкМ для метальдегида. Испытания калаты B2 против нецелевого вида рыб, Oreochromis niloticus, который использовался в качестве средства биологической борьбы на рисовых полях, выявили более низкую токсичность, чем ротенон, природный коммерческий пищеварительный агент. Однако необходимы дальнейшие подробные исследования относительной токсичности циклотидов против целевых и нецелевых видов, прежде чем циклотиды можно будет использовать для разработки природных моллюскицидов.
    2.6. Нематоцидная активность
    Нематоцидная активность циклотидов широко изучалась в течение последних нескольких лет, особенно в отношении нематод-вредителей домашнего скота [55,59,60]. В первом исследовании [55] изучалось влияние калаты B1, B2, B3, B5, B6 и B7 in vitro на жизнеспособность яиц, личинок и взрослых особей двух видов экономически важных желудочно-кишечных нематод, паразитов домашнего скота, Hemonchus contortus. и Trichostrongylus colubriformis. Циклотиды показали значительную активность в подавлении развития личинок нематод и подвижности взрослых червей, с активностью, сравнимой с некоторыми коммерчески используемыми антигельминтными соединениями.Например, калата B6 была наиболее сильнодействующей из протестированных природных циклотидов, обладая ларвицидной активностью (IC 50 ) 2,6 мкг / мл против H. contortus. [55]. Аланиновые мутанты калата B1 были протестированы против личинок для определения остатков, ответственных за активность, и было обнаружено, что антигельминтная активность резко снизилась в результате мутации ряда остатков, сгруппированных на одной стороне молекулы. Активность по отношению к личинкам была эквивалентна природному L-изомеру калата B1 и синтетическому all-D-изомеру, что указывает на отсутствие хиральной потребности для антигельминтной активности [55].Кластеризация «биоактивных» остатков и отсутствие хиральной селективности подтверждают предложенный способ действия циклотидов, который включает взаимодействие на основе мембраны, а не взаимодействие со стереоспецифическим рецептором. Вызванная циклотидом утечка флуоресцентного красителя из везикул, используемых в качестве модельного миметика мембраны, дополнительно подтвердила мембранолитическую способность циклотидов. Относительная способность калата B1 и калата B2 вызывать утечку через мембрану соответствовала порядку их антигельминтной активности.За этим первоначальным исследованием последовала серия исследований, которые привели к повышению антигельминтной активности против этих вредителей домашнего скота [59,77], а также продемонстрировали активность против анкилостомы собак и человека [60]. В целом результаты демонстрируют, что циклотиды обладают потенциалом для использования в борьбе с нематодными паразитами, имеющими как сельскохозяйственное, так и медицинское значение.

    3. Механизмы действия

    Хотя диапазон биологических активностей циклотидов может показаться разнообразным, на самом деле все они, по-видимому, объясняются общим механизмом, включающим взаимодействия циклотидов с мембранами и их последующее разрушение.В раннем биофизическом исследовании химические сдвиги ЯМР и измерения диффузии использовались для демонстрации специфического взаимодействия между модельной мембраной в форме мицелл додецилфосфохолина (DPC) и циклотид калата B1 [78]. За этим последовали аналогичные исследования B7 [79], которые подтвердили, что гидрофобный участок на поверхности циклотидов (показанный на рисунке 1c) был первичной поверхностью взаимодействия с мембранами. Ориентация связывания калата B1 с поверхностью DPC показана на рисунке 3a.Точная ориентация варьируется в зависимости от различных циклотидов, в зависимости от местоположения гидрофобного пятна на поверхности [80]. Независимые исследования показали, что связывание с мембраной было функциональным, и циклотиды были способны вызывать утечку содержимого из фосфолипидных везикул (рис. 3b). и образуют большие поры в липидных бислоях [81], и это связывание с мембраной модулирует цитотоксичность [69]. Исследования поверхностного плазмонного резонанса [82,83] также установили специфическое взаимодействие между циклотидами и фосфолипидными бислоями, как показано на рисунке 3c [83].Эти различные исследования предоставили подробную информацию о селективности определенных циклотидов в отношении определенных подтипов липидов. В целом, циклотиды, по-видимому, отдают предпочтение фосфатидилэтаноламину (PE), а не липидам фосфатидилхолина (PC). Более того, для мембран с заданным содержанием PE калата B1 имеет более высокое сродство к мембранам в жидкой неупорядоченной фазе (т.е. более жесткие мембраны, богатые холестерином (Chol) и сфингомиелином (SM), которые представляют собой рафт-подобные домены [83]). Рисунок 3. Схематическая иллюстрация исследований, проведенных для установления связывания циклотидов с мембраной. Панель (a ) демонстрирует предпочтительный способ связывания калата B1 с мицеллами DPC, как это установлено из исследований ЯМР, указывая на связывание через гидрофобный участок [78,80]; ( b ) показаны исследования утечки везикул, в которых добавление циклотидов к фосфолипидным везикулам вызывает утечку содержимого везикул в зависимости от дозы, с различными эффектами для различных липидных композиций, состоящих из пальмитоилолеоилэтаноламина (POPC), пальмитоилолеоилэтаноламина (POPE), холестерина. (Chol) и сфингомиелин (SM) [83]; (c ) показаны исследования поверхностного плазмонного резонанса, указывающие на предпочтительное связывание с PE по сравнению с липидами PC [83]. Рисунок 3. Схематическая иллюстрация исследований, проведенных для установления связывания циклотидов с мембраной. Панель (a ) демонстрирует предпочтительный способ связывания калата B1 с мицеллами DPC, как это установлено из исследований ЯМР, указывая на связывание через гидрофобный участок [78,80]; ( b ) показаны исследования утечки везикул, в которых добавление циклотидов к фосфолипидным везикулам вызывает утечку содержимого везикул в зависимости от дозы, с различными эффектами для различных липидных композиций, состоящих из пальмитоилолеоилэтаноламина (POPC), пальмитоилолеоилэтаноламина (POPE), холестерина. (Chol) и сфингомиелин (SM) [83]; (c ) показаны исследования поверхностного плазмонного резонанса, указывающие на предпочтительное связывание с PE по сравнению с липидами PC [83].Способность химически синтезировать или модифицировать циклотиды была важна для установления взаимосвязей структура-активность. Как отмечалось ранее, химически модифицированные производные циклотидов, в которых отдельные остатки последовательно заменяются аланином, установили, что на поверхности циклотидов имеется участок остатков, кластеризованный в кластеры, что важно для биологической активности [68]. Этот биоактивный пластырь не совмещен с гидрофобным пластырем, участвующим в связывании с мембраной, что привело к предположению, что самоассоциация может участвовать в опосредовании активности циклотидов.Исследования химической модификации также установили важность ключевой глутаминовой кислоты в регулировании активности циклотидов. Этерификация этого остатка вызывает резкое падение биологической активности [84]. Этот остаток находится в центре биоактивного участка остатков на поверхности циклотида калата В1. Остаток Glu консервативен во всех известных в настоящее время природных циклотидах, кроме одного, за исключением калата B12, где он заменен консервативным остатком Asp.Однако точная роль Glu в определении активности циклотидов еще не определена. В другом примере значения химии в определении взаимосвязей структура-активность циклотидов в недавнем исследовании использовалась химически синтезированная молекула all-D калата для подтверждения мембраны. связывающая гипотеза [83]. Инсектицидная, анти-ВИЧ и гемолитическая активность форм калата B1 с зеркальным отображением all-D и all-L были сходными, что позволяет предположить, что стереоспецифический рецептор не участвует во взаимодействии.Немного более низкая активность пептида all-D может быть объяснена небольшой хиральностью, связанной с мембранами. Таким образом, хотя циклотиды обладают разнообразным спектром активности, включая антимикробную, анти-ВИЧ, гемолитическую и инсектицидную, все эти активности могут быть объясняется взаимодействием связывания с мембраной. В случае инсектицидной активности электронно-микроскопические исследования показали явное разрушение поверхностных клеток в средней кишке личинок чешуекрылых, питающихся циклотидсодержащей диетой [75].

    4. Способы производства циклотидов

    Для коммерческого использования циклотидов в качестве пестицидных агентов необходимо будет разработать рентабельные подходы для их доставки к целевым растениям. Синтетические методы производства циклотидов были разработаны за последнее десятилетие и включают подходы твердофазного пептидного синтеза [46,85,86,87,88], а также химио-ферментативные [64,65,89,90] и биологические подходы, включающие модифицированные интеины [91,92,93]. До сих пор большая часть работ по проверке концепции взаимосвязи структура-активность циклотидов проводилась с использованием химически синтезированных аналогов циклотидов.Твердофазная химия является здесь предпочтительным методом, и обычно лигирование N- и C-концов достигается с использованием адаптации химии «естественного химического лигирования» [94,95]. Для этого требуется, чтобы пептидная цепь была соединена со смолой с помощью сложного тиоэфира, а последовательность линейного предшественника была собрана в таком порядке, чтобы N-концевой остаток представлял собой цистеин. Это позволяет реакции транс-тиоэтерификации достичь циклизации, как показано на рисунке 4. Эта технология хорошо работает для циклотидов подсемейства ингибиторов трипсина Мебиуса, хотя в прошлом складывание браслетных циклотидов было проблематичным [96].Недавно было разработано несколько подходов для преодоления этого ограничения, и в будущем вероятно дальнейшее улучшение [97,98]. Другой подход к получению циклотидов состоит в том, чтобы собрать их в виде обычных линейных пептидов и затем осуществить ферментативную циклизацию. Этот химио-ферментативный подход может быть реализован путем инженерии, например, активного сайта трипсина в линейный предшественник циклотида и использования трипсина для достижения лигирования. Доказательство концепции этого подхода было установлено ранее для циклического пептида SFTI-I [99], а затем адаптировано к ингибитору трипсина циклотиду MCoTI-II [64, 65, 89, 90].Одним из преимуществ этого подхода является то, что фермент может быть иммобилизован на колонке, а циклизация достигается при протекании субстрата через колонку, что упрощает очистку. Рисунок 4. Схематическая иллюстрация синтетического химического подхода к производству циклотидов. Пептидную цепь собирают с использованием твердофазной пептидной химии (SPPS) с С-концевым остатком (а.о. 1 ), связанным со смолой с использованием тиоэфирного линкера. Аминокислоты добавляются последовательно, и цепь завершается N-концевым цистеином.Поскольку циклотиды содержат шесть цистеинов, существует шесть возможных конструкций линейных циклотидов, которые можно использовать для получения данного циклотида [87]. Линейный циклотид отщепляется от твердофазной смолы в кислых условиях. Циклизация происходит в основных условиях за счет реакции переэтерификации и спонтанного S, N-ацильного сдвига. Рисунок 4. Схематическая иллюстрация синтетического химического подхода к производству циклотидов. Пептидную цепь собирают с использованием твердофазной пептидной химии (SPPS) с С-концевым остатком (а.о. 1 ), связанным со смолой с использованием тиоэфирного линкера.Аминокислоты добавляются последовательно, и цепь завершается N-концевым цистеином. Поскольку циклотиды содержат шесть цистеинов, существует шесть возможных конструкций линейных циклотидов, которые можно использовать для получения данного циклотида [87]. Линейный циклотид отщепляется от твердофазной смолы в кислых условиях. Циклизация происходит в основных условиях за счет реакции переэтерификации и спонтанного S, N-ацильного сдвига. Биологические подходы к синтезу циклотидов также были разработаны с использованием E.coli в качестве клеток-хозяев и модифицированных интеинов для активации линейных предшественников циклотидов. Этот подход был продемонстрирован для ряда циклотидов, включая калата B1 и MCoTI-II, и был использован для получения небольших библиотек циклотидов и других циклических пептидов [11,91,92,93,100,101]. Хотя на этой стадии выходы все еще относительно низки по сравнению с подходами к твердофазному синтезу пептидов, биологический подход потенциально может быть менее дорогостоящим. В другом биологическом подходе значительный прогресс был достигнут в использовании методов культивирования растительных клеток для получения нативных циклотидов. .В частности, Dörnenburg et al. [102, 103, 104, 105] разработали систему ферментации растительных клеток и продемонстрировали превосходные выходы нативных циклотидов в культивируемых клетках O. affinis. Интересно, что культивируемые клетки не только продуцируют циклотиды, которые были идентифицированы в экстрактах цельного растения O. affinis, но также продуцируют некоторые новые циклотиды, ранее не наблюдавшиеся. Вероятно, что для крупномасштабного пестицидного применения циклотидов трансгенный подход, при котором циклотидные гены вставляются непосредственно в растения-мишени, вероятно, будет наиболее экономически эффективным методом.Основное преимущество этого подхода заключается в том, что циклотиды экспрессируются только в организме-мишени, что потенциально сводит к минимуму воздействие на окружающую среду, наблюдаемое при традиционном применении пестицидов путем распыления. Доказательство концепции, что циклотиды могут быть продуцированы в модельных растениях (табак и арабидопсис), было получено в исследованиях, направленных на понимание механистической основы процессинга циклотидов [50,51].

    границ | Распределение кольцевых белков в растениях: крупномасштабное картирование циклотидов у Violaceae

    Введение

    В последние десятилетия растения все чаще признают важным источником биоактивных белков.Помимо того, что растения являются привлекательными системами для производства белка (Yusibov et al., 2011; Sack et al., 2015), они предоставляют уникальные белковые каркасы, которые подходят для применения в разработке лекарственных препаратов и сельском хозяйстве (Boothe et al., 2010; Craik et al. al., 2010; Padovan et al., 2010; Göransson et al., 2012). Особый интерес с этой прикладной точки зрения представляют небольшие богатые цистеином белки, которые обладают высокой стабильностью и адаптируются для обеспечения многих биологических активностей. Одним из таких семейств растительных белков, которые обладают уникальными свойствами, являются циклотиды (циклопептиды), которые встречаются среди видов фиалок (Violaceae).Циклотиды содержат кольцевую цепь из примерно 30 аминокислот, включая шесть консервативных цистеинов, которые образуют три дисульфидные связи, образующие мотив циклического цистинового узла (CCK) (Craik et al., 1999). Этот мотив придает циклотидам исключительную термическую, ферментативную и химическую стабильность (Colgrave and Craik, 2004). Помимо консервативных цистеинов, последовательности циклотидов весьма разнообразны, что позволяет предположить, что жесткий каркас может быть адаптирован для приспособления к широкому спектру биологических активностей, что делает их идеальными кандидатами для предприятий по белковой инженерии (Chan et al., 2011; Aboye et al., 2012; Wong et al., 2012; Koehbach et al., 2013b; Wang et al., 2014).

    Ряд видов биологической активности уже был описан для встречающихся в природе циклотидов, включая цитотоксические эффекты (Lindholm et al., 2002; Svangård et al., 2004; Herrmann et al., 2008), гемолитические (Daly and Craik, 2000), анти-ВИЧ (Gustafson et al., 2004; Wang et al., 2008a) и противообрастающие свойства (Göransson et al., 2004). Также было показано, что они обладают инсектицидным действием (Jennings et al., 2001, 2005; Barbeta et al., 2008), нематоцидными (Colgrave et al., 2008) и антимикробными (Tam et al., 1999; Pränting et al., 2010; Ovesen et al., 2011) свойствами, что позволяет предположить, что их биологическая функция является вероятно связано с защитой растений хозяином. Недавние исследования показали, что циклотиды взаимодействуют с клеточными мембранами (Svangård et al., 2007; Huang et al., 2009; Burman et al., 2011; Henriques and Craik, 2012), что согласуется с их широким спектром биологических эффектов. На сегодняшний день описано более 300 циклотидов, которые обычно делятся на два основных подсемейства, а именно подсемейства Мебиуса и браслета, которые характеризуются присутствием или отсутствием, соответственно, консервативного пролина цис (Craik et al. ., 1999). Структура и аминокислотная последовательность репрезентативных членов этих двух подсемейств показаны на рисунке 1.

    Рис. 1. Схематическая структура циклотида Мебиуса и браслета вместе с типичными циклотидными последовательностями из обоих подсемейств . Структуры основаны на файлах PDB 1NB1 и 2KNM. Сокращенные обозначения Cy O2 и Cy O19 обозначают цикловиолацины O2 и O19 соответственно. Обратите внимание на уникальные особенности мотива CCK: циклический остов с петлями последовательности (1–6) и тремя стабилизирующими дисульфидными связями.Эти дисульфиды расположены в цистиновом узле: то есть два дисульфида образуют кольцевую структуру вместе с основной цепью, соединяющей четыре цистеина (I – IV; II – V), а третий дисульфид проходит через кольцо (III– VI).

    Несмотря на обширный скрининг, до недавнего времени циклотиды были обнаружены только в двух филогенетически далеких семействах: Violaceae и Rubiaceae, за исключением двух более отдаленно родственных пептидов-ингибиторов трипсина, также несущих мотив CCK, обнаруженных у Cucurbitaceae (Hernandez et al., 2000; Фелизменио-Кимио и др., 2001; Heitz et al., 2001; Грубер и др., 2008; Koehbach et al., 2013a). Однако циклотиды теперь также были идентифицированы у представителей семейства Fabaceae (Poth et al., 2010; Nguyen et al., 2011) и Solanaceae (Poth et al., 2012) и, вероятно, также присутствуют в других семействах, которые еще предстоит охарактеризован.

    Хотя Violaceae был определен как один из основных источников циклотидов и разнообразия циклотидов, изучено лишь ограниченное количество видов.Большинство исследований проводилось на растениях родов Viola и Hybanthus (Broussalis et al., 2001; Simonsen et al., 2005; Ireland et al., 2006; Herrmann et al., 2008; Hashempour et al. ., 2013), хотя по другим родам Violaceae было проведено лишь несколько исследований, несмотря на то, что их много (Hallock et al., 2000; Trabi et al., 2009; Burman et al., 2010). Следовательно, выборка была слишком узкой и необъективной, чтобы можно было сделать окончательные выводы о распределении циклотидов среди Violaceae.

    Семейство Violaceae включает 23–31 род и примерно 1050 видов во всем мире (Hekking, 1984, 1988; Munzinger, Ballard, 2003; Wahlert, Ballard, 2012; Wahlert et al., 2014; Tokuoka, 2008). Большинство родов содержат небольшое количество видов или являются монотипными и ограничены тропиками Нового или Старого Света. Три крупнейших классических рода, Viola, Hybanthus sensu lato (включая Cubelium, Pigea, Pombalia и другие предполагаемые отдельные роды) и Rinorea sensu lato (включая Dioryktandra и другие предложенные сегрегированные роды), составляют больше более 90% видов Violaceae (Tokuoka, 2008; Wahlert et al., 2014). Самый крупный из этих трех родов - Viola , «настоящие фиалки», которые являются характерными травами с двусторонне симметричными шпорцевыми цветками. Другие роды имеют радиально-симметричные цветы и представляют собой лианы, кустарники или большие или маленькие деревья. Классификация Hekking, признающая три подсемейства, не подтверждается филогенетическим анализом, основанным на данных нуклеотидных последовательностей, объединяющим подсемейства Leonioideae и Violoideae в единое целое под последним названием (Tokuoka, 2008; Wahlert et al., 2014).

    В текущем исследовании мы провели обширный анализ обширной коллекции образцов из семейства Violaceae. Основным источником образцов были коллекции растений трех основных гербариев Швеции. Из-за возраста и редкости этих образцов было необходимо внести некоторые коррективы в используемые в настоящее время методы, чтобы иметь возможность идентифицировать циклотиды по мельчайшим количествам доступного растительного материала. Используя эту стратегию, мы нанесли на карту появление и распространение циклотидов среди Violaceae в крупном масштабе, проанализировав более 200 образцов, представляющих примерно 1/6 всех видов и большинство родов.Мы показываем, что определенные циклотиды чаще экспрессируются и встречаются у многих видов, тогда как другие циклотиды видоспецифичны. Мы пришли к выводу, что циклотиды повсеместно встречаются в семействе растений Violaceae, что химическое разнообразие семейства циклотидов дополнительно расширяется за счет присутствия гликозилированных циклотидов, и демонстрируют исключительную стабильность циклотидов благодаря их присутствию в качестве стабильных белков у 200-летних растений. гербарные образцы.

    Результаты

    Крупномасштабный химический скрининг был проведен на 143 видах, представляющих 17 из 31 возможного рода Violaceae со всех частей мира.Выборка была сосредоточена на трех основных классических родах: Viola, Hybanthus sensu lato и Rinorea sensu lato, чтобы включить значительную выборку всех подгрупп и предотвратить проблемы, которые могли возникнуть из-за того, что некоторые роды являются полифилетическими, например, Hybanthus (Tokuoka, 2008; Wahlert et al., 2014). Обзор количества отобранных образцов от каждого рода и географического происхождения образцов показан на рисунке 2. Полный список видов можно найти в дополнительной таблице 1.

    Рисунок 2. Классификация и распространение видов в Violaceae . (A) Классификация Violaceae в соответствии с филогенетическим анализом Wahlert et al. (2014) с дополнительными таксономическими изменениями (de Paula-Souza, Ballard, 2014; de Paula-Souza, Pirani, 2014; Wahlert et al., 2015). Число распознанных видов, которые были идентифицированы как содержащие циклотиды, указано в таблице рядом с общим числом видов. Роды, содержащие изолированные циклотиды, обозначены пунктами списка (•). (B) Географическое происхождение гербарных образцов, отобранных для картирования циклотидного разнообразия и встречаемости виоловых. Хотя семейство имеет космополитическое распространение, почти все роды тропические. Единственным исключением являются виды из рода Viola и виды из рода Cubelium .

    Разработка процедуры проверки

    Растительный материал был отобран в трех крупных гербариях Швеции, а именно в тех, что расположены в Уппсале (UPS), Гетеборге (Великобритания) и Стокгольме (Южный), каждый из которых обладает обширными коллекциями растений.Мы стремились к тому, чтобы выборка охватывала все части филогенетического дерева Violaceae. Поскольку необходимо было проанализировать большое количество образцов, но с ограниченным количеством растительного материала для каждого вида, мы разработали простой, быстрый и чувствительный метод идентификации циклотидов на основе жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС). Вкратце, растительный материал сначала экстрагировали 60% ацетонитрилом, экстракт разбавляли и циклотиды улавливали на колонке C18-SPE. Элюат лиофилизировали, повторно растворяли до концентрации, пропорциональной исходному количеству растительного материала, из которого был взят экстракт, и затем анализировали.С помощью этой процедуры можно было получить надежные результаты ЖХ-МС с использованием экстрактов, соответствующих всего лишь 1 мг растительного материала. Однако из практических соображений и для обеспечения возможности повторных анализов большинство экстракций проводилось примерно на 10 мг растительного материала, что обычно соответствует менее 1 см 2 листового материала.

    Идентификация циклотидов

    Циклотиды предположительно были обнаружены по их позднему времени удерживания и молекулярной массе между 2.8 и 3,8 кДа. На рисунке 3 показаны хроматограммы основных пиков ЖХ-МС шести видов из пяти разных родов. После визуального просмотра всех хроматограмм мы составили базу данных обнаруженных циклотидов. Данные представлены в дополнительной таблице 2 в виде таблицы Excel, которая может быть организована в соответствии с видами растений, временем удерживания (т. Е. Относительной гидрофобностью), молекулярной массой и встречаемостью более чем в одном виде растений. Пики, имеющие уникальную молекулярную массу или время удерживания (± 1 мин), были классифицированы как отдельные циклотиды.Используя эти критерии, у 143 видов было обнаружено 744 различных циклотида, и их время удерживания относительно массы показано на фиг.4. Массы варьировались от 2806 до 3716 Да, в среднем 3070 Да и медианное значение 3048 Да.

    Рис. 3. Хроматограммы базовых пиков (m / z = 800–1900) шести репрезентативных видов Violaceae . Показана циклотидная область, охватывающая от 25 до 40 минут, и основные компоненты обозначены молекулярными массами (Da). Обратите внимание, что следы ЖХ-МС Viola kiangsiensis и Viola sepincola содержат больше циклотидов, а также выражают varv A (масса 2877 элюирования через 35 мин), который обнаружен у 2/3 всех видов Viola .

    Рис. 4. Данные точечной диаграммы всех обнаруженных циклотидов . Каждый символ представляет один из 1043 циклотидов, обнаруженных у 143 видов. Некоторые циклотиды были обнаружены более чем у одного вида. Вертикальные группы пиков около 2900 Да отражают более распространенные циклотиды, такие как varv A, varv F и kalata B1. Диапазон масс составляет от 2800 до 3700 Да, а время удерживания составляет от 15 до 60 мин.

    Из анализа ясно, что количество циклотидов существенно различается у разных видов.У некоторых видов был обнаружен только один циклотид (например, Orthion oblanceolatum и Leonia glycocarpa ), тогда как у других видов было обнаружено 25 или более циклотидов (например, Viola cazorlensis и Viola allchariensis ). Количество обнаруженных циклотидов у разных видов не коррелировало с каким-либо конкретным родом или филогенетическим паттерном Violaceae. При сравнении распределения различных циклотидов среди видов стало очевидно, что многие циклотиды встречаются у более чем одного вида.Например, varv A был обнаружен у 70% проанализированных видов рода Viola , тогда как varv E и kalata B1 присутствовали примерно в 50%, а шесть других циклотидов были у 10-30% видов Viola . . Остальные циклотиды были обнаружены только у одного или нескольких (<10%) видов.

    Циклотиды были идентифицированы положительно во всех протестированных родах. Количество видов, содержащих циклотиды, соответствует 15% от общего количества видов семейства Violaceae.Хотя некоторые образцы дали первоначальный отрицательный результат (менее 10%), поскольку никакие ионы, соответствующие циклотидам, не были обнаружены с помощью ЖХ-МС, не было обнаружено корреляции между характером распределения отрицательных образцов и родами или видами. Там, где можно было провести повторную выборку видов, используя образцы из других источников, обычно находили циклотиды. Основная причина этого, скорее всего, связана с различными методами консервации, которые могли быть использованы для сохранения растительного материала: например, ботаник мог сохранить образец растения целиком или опрыскать его этанолом во время подготовки образца для того, чтобы для удаления живых насекомых, грибков и бактерий.Эта последняя процедура могла привести к извлечению гидрофобных белков, в том числе циклотидов, что затрудняет их обнаружение с помощью наших аналитических протоколов.

    Эволюционная перспектива циклотидных отпечатков пальцев

    Затем циклотидные отпечатки пальцев анализировали на предмет их возможной хемосистематической ценности, например, чтобы укрепить текущие знания об эволюции Violaceae или предсказать эволюцию циклотидных белков per se . Профили LC-MS использовались для анализа кластеризации с помощью UPGMA и объединения соседей [как реализовано в PAUP *; (Swofford, 2003)], но отсутствие одного и того же циклотида в двух или более таксонах не дает достаточного разрешения, чтобы сделать выводы об эволюции разнообразия циклотидов.Пример кластерного анализа показан на дополнительном рисунке 1. Чтобы увеличить количество точек данных, мы добавили полные транслируемые препропептиды или соответствующие мРНК, доступные в базах данных нуклеотидов NCBI (GenBank) и белков. Этот подход указывает на происхождение разнообразия циклотидов внутри каждого таксона, но также не дал результатов, согласующихся с ботанической классификацией. Таким образом, для исследования эволюции циклотидов необходимо больше информации о генетической структуре циклотидов.

    Интересно, что примерно 1/3 циклотидов была обнаружена у более чем одного вида; таким образом, в среднем приблизительно 2/3 циклотидов, присутствующих в одном виде, уникальны для этого вида.Следовательно, исследуя любые неисследованные виды Violaceae, должно быть возможно открыть совершенно новый набор циклотидов с новыми последовательностями. В настоящем исследовании мы обнаружили в среднем 5-6 уникальных последовательностей на вид. По экстраполяции, потенциально существует по крайней мере 5000 различных циклотидов только в Violaceae, что согласуется с более ранними оценками (Simonsen et al., 2005). Тем не менее, это, вероятно, будет заниженной оценкой общего числа циклотидов, поскольку мы, вероятно, можем обнаружить только наиболее распространенные циклотиды на этом экране.Основываясь на опыте видов, детально исследованных на крупномасштабных добычах, таких как Viola odorata (Ирландия и др., 2006), реальное значение, вероятно, в пять раз выше, т. Е. Примерно 25000.

    Секвенирование новых циклотидов

    Обильные белковые пики из разнообразного набора родов очищали с помощью ВЭЖХ и восстанавливали дитиотреитолом (DTE) с последующим S-карбамидометилированием с использованием йодацетамида. Алкилирование - эффективный способ подтвердить количество цистеинов в белке.Поскольку циклотиды содержат шесть цистинов, то есть три дисульфидные связи, реакции увеличивают массу на 348 Да (58 × 6 Да). Реакции проводили на почти 100 собранных хроматографических пиках, все из которых давали увеличение на 348 Да, подтверждая их идентичность циклотидам.

    Чтобы иметь возможность эффективно секвенировать небольшие белки с помощью тандемного МС, белки должны иметь линейную конформацию. Используя ферментативное расщепление с помощью микроволнового излучения (вместе с эндопротеиназой GluC, которая расщепляет после консервативного остатка Glu внутри циклотидов), мы смогли получить линейные продукты, которые можно было бы секвенировать в течение нескольких минут.Для полного покрытия последовательности ферментативное расщепление повторяли с трипсином. Образцы анализировали с помощью МС-МС с наноспреем и МС Q-Tof. Процедуру выполняли как на известных циклотидах, чтобы подтвердить идентичность пиков белка в анализе ЖХ-МС, так и на новых циклотидах, чтобы идентифицировать новые последовательности.

    Всего было секвенировано 12 новых циклотидов (таблица 1) от девяти различных видов шести родов. Общее количество известных циклотидов в настоящее время становится настолько большим, что необходима единообразная система именования.Проблема, вероятно, будет расти в геометрической прогрессии по мере увеличения числа новых последовательностей в ближайшем будущем, не в последнюю очередь в связи с текущим развитием общего секвенирования РНК. В настоящем исследовании мы следуем предложенной системе именования, в которой тривиальное название циклотида построено как ориентировочный и произносимый акроним латинского бинома растения, из которого он был впервые выделен, за которым следует буква, указывающая порядок его открытия ( Broussalis et al., 2001; Arnison et al., 2013).

    Таблица 1. Выравнивание изолированных циклотидов девяти видов шести разных родов у Violaceae, но виды приведены в соответствии с данными гербарного листа .

    Новые циклотиды, обнаруженные в настоящем исследовании, напоминают известные последовательности, но стоит упомянуть некоторые отличия. Например, hyde A имеет атипичную последовательность, не характерную ни для одного из двух основных подсемейств или их гибридных вариантов. Гибриды, которые были обнаружены до сих пор, e.g., kalata B8 (Daly et al., 2006), имеют типичную последовательность браслета, но содержат более короткую петлю 3, которая дает начало аномальной спирали. Hyde A, как и калата B8, имеет короткую петлю 3, но вместо того, чтобы быть похожей на браслет или циклотиды Мебиуса в петле 5, он имеет уникальную последовательность из шести аминокислот: GSTVPL. Большинство циклотидов имеют четыре аминокислоты в этой петле или, в исключительных случаях, пять аминокислот, и типы браслетов часто содержат 1-3 заряженных остатка Lys или Arg, в то время как формы Мебиуса содержат ароматическую аминокислоту в сочетании с цис -Pro для создания конформационный поворот в позвоночнике.Hyde A также имеет положительно заряженный остаток в петле 2, что необычно и наблюдается только в некоторых других циклотидах.

    Гликозилирование - дальнейшее увеличение разнообразия циклотидов

    Во время анализа MS было очевидно, что в общей сложности 115 циклотидов из 53 различных видов наблюдались в их ожидаемой форме, но также как варианты, несущие посттрансляционные модификации, соответствующие массовым добавлениям 162 Да или кратным 162, что соответствует одной или нескольким гексозам. сахара (рисунок 5; циклотиды отмечены в дополнительной таблице 2.Один из этих гликозилированных циклотидов был родственником хорошо охарактеризованного цикловиолацина O2 (cyO2) и был выделен в количествах, достаточных для детальной характеристики. Коммерческий моносахаридный анализ гидролизованного гликозилированного cyO2 [cyO2 (gly)] показал, что гексоза представляет собой в первую очередь глюкозу, но также обнаруживаются следы арабинозы, фукозы и галактозы (данные показаны на дополнительном рисунке 2). Обширный анализ с помощью тандемной MS-спектрометрии показал, что гексозный фрагмент в гликозилированных вариантах cyO2, mema A и mram 1 был связан с петлей 5, i.е., КСКВ или КДКВ. Однако окончательное доказательство того, к какому остатку он был присоединен, трудно получить только на основе данных МС из-за плохой фрагментации в этой области. Вместо этого мы использовали как химическую, так и ЯМР-спектроскопию, чтобы очертить сайт гликозилирования.

    Рисунок 5. Обнаружение гликозилированных циклотидов . Циклотиды с добавками 162 массовых единиц наблюдались для нескольких циклотидов при скрининге. (A) Показывает репрезентативные данные MS для трех циклотидов и продуктов их гликозилирования от трех видов.Вверху: Viola odorata , содержащий цикловиолацин O2 (cyO2), что демонстрируют двух- и трехзарядные ионы (1570,6 2+ / 1047,7 3+ ) и соответствующие ионы для cyO2 (gly) (отмечены *). . Cyclotides mram 1 из Melicytus ramiflorus (1610,4 2+ /1073,6 3+ ) и мема A из Melicytus macrophyllus (1653,0 2+ / 1102,5 3+ гликозилированные) и их соответствующие производные структуры ионов.Обратите внимание, что cyO2 и mram 1 демонстрируют признаки двойного гликозилирования (**). Производные циклотида с дополнительными 162 Да (соответствующие одному остатку сахара), показанные на рисунке, также были секвенированы с помощью МС-МС, демонстрируя, что гликозилирование локализовано в петле 5. Циклотиды и их гликозилированные производные близко элюируются (или совместно элюируются) на RP-HPLC, но могут быть разделены. (B) Показывает разделение cyO2 и cyO2 (gly), что однозначно определяет их как два отдельных молекулярных вида.Разделение проводили с использованием колонки Phenomenex Kinetex C18 (150 × 4,6 мм, 2,6 мкм), работающей при скорости потока 1 мл / мин и градиенте ацетонитрила в воде 2% / мин, содержащей 0,1% муравьиной кислоты.

    Чтобы исследовать, остались ли свободные аминогруппы Lys23 и Lys25 немодифицированными, cyO2 (gly) ацетилировали с использованием уксусного ангидрида, как описано ранее (Herrmann et al., 2006). После ацетилирования масса cyO2 увеличилась на 84 Да, что соответствует добавлению двух ацетильных групп, что позволяет предположить, что гексоза не связана ни с одним из лизинов.

    Чтобы исследовать, приводит ли добавление гексозной части к структурным изменениям, мы структурно охарактеризовали cyO2 (gly) с помощью ЯМР в растворе. Спектры гомоядерного 2D ЯМР регистрировались, анализировались и сравнивались со спектрами cyO2 (Göransson et al., 2009). Спектры ЯМР для cyO2 (gly) были хорошего качества с точки зрения дисперсии сигнала, что обычно наблюдается для циклотидов. Однако cyO2 (gly) показал более широкие линии, чем природный cyO2, и спектры содержали свидетельства присутствия второстепенных конформаций или других неоднородностей.Пики, соответствующие основному изомеру, были отнесены с использованием методов последовательного отнесения. Из вторичных сдвигов, которые являются хорошими индикаторами вторичной структуры, ясно, что циклотидная складка сохраняется после гликозилирования. В частности, химические сдвиги Hα были очень похожи между гликозилированной и негликозилированной формами, за исключением участка вокруг модификации. Это дополнительно подтверждается тенденциями в сдвиге протонов амида, а также протонов боковой цепи.Интересно, что боковая цепь Lys25, которая довольно гибка в растворе в природном cyO2, становится более упорядоченной в cyO2 (gly), как видно из разделения химических сдвигов метиленовых пар HD2 / HD3 и HE2 / HE3. Однако сам сахарный фрагмент, по-видимому, не структурирован, так как не удалось идентифицировать хорошо разрешенные острые пики, которые можно было бы отнести к конкретным протонам сахара или связям между сахаром и пептидом.

    Комбинированный анализ предполагает, что Ser24 является сайтом гликозилирования в петле 5 (KSKV) в cyO2 (gly).Mema A не содержит аминокислоты с гидроксильной группой в петле 5 (KDKV), но может оказаться, что гексозный фрагмент в этом случае присоединен к Asp25. Гликозилирование, в частности O-гликозилирование остатков Ser (Gomord et al., 2010), относительно часто встречается у растений, но никогда не было описано для циклотидов. Функциональная роль cyO2 (gly) была проверена путем сравнения его цитотоксической активности с природным cyO2 против клеток лимфомы U937-GTB. Интересно, что наблюдаемая активность была идентична активности немодифицированного cyO2, причем оба имели IC 50 приблизительно 0.9 мкМ, и с точки зрения цитотоксической активности гликозилирование функционально несущественно. Цикловиолацин O2 имел IC 50 0,87 ± 0,14 мкМ, а гликозилированный вариант 0,91 ± 0,08 мкМ. Кривая доза-реакция представлена ​​на дополнительном рисунке 3.

    Стабильность циклотидов

    Доступ к коллекциям гербариев позволил изучить стабильность циклотидов в течение периодов времени, недоступных другими способами. Также необходимо было проверить, что циклотиды могут быть извлечены из материалов, хранящихся в старых коллекциях растений.Используя сладкую фиалку, Viola odorata , которая имеет высокий уровень экспрессии циклотидов (Craik et al., 1999; Svangård et al., 2003; Ireland et al., 2006) и представлена ​​в ряде различных гербарных коллекций, нам удалось собрать образцы, собранные с 1820 г. по настоящее время. Хроматограммы ЖХ-МС этих образцов и стандартных эталонных циклотидов, выделенных и секвенированных из недавно собранных и коммерчески доступных сладких фиолетовых, сравниваются на Фигуре 6. Три доминирующих циклотида (цикловиолацин O2, O19 и varv A) во всех сладких фиолетовых ЖХ. -MS-хроматограммы имели одинаковую интенсивность пиков (равный порядок величины) как в старых, так и в недавно использованных материалах, что указывает на их одинаковую концентрацию во всех образцах.Наблюдаемые небольшие различия больше похожи на сезонные вариации, описанные для других циклотидов (Trabi et al., 2004). Никаких признаков продуктов разложения, о которых сообщалось ранее, например, окисленных остатков триптофана (Plan et al., 2007; Burman et al., 2011), не было видно ни в одном из спектров, что подтверждает замечательную стабильность циклотидов.

    Рис. 6. Стабильность циклотидов, показанная в почти 200-летнем образце . Хроматограмма базового пика (m / z = 800–1900) от пяти образцов Viola odorata , собранных в 1820, 1849, 1886, 1948, и коммерчески доступной Viola odorata (2006).Показана циклотидная область от 25 до 40 мин, и отмечены основные компоненты. Обратите внимание, что основные циклотидные компоненты - цикловиолацины O2, O19 и varv A - присутствуют во всех образцах.

    Обсуждение

    В этом исследовании мы провели первый крупномасштабный химический скрининг циклотидов у виоловых. Ключевым аспектом исследования был доступ к материалам из гербарных коллекций, что позволило включить виды со всех континентов и охватить большую часть биологического разнообразия семейства Violaceae.Во-первых, мы адаптировали процедуру мелкомасштабной экстракции, применимую к ограниченному количеству высушенного растительного материала, который нам разрешили взять из гербарных листов. Затем мы использовали чувствительность и специфичность ЖХ-МС для анализа содержания циклотидов в экстрактах. Используя эту стратегию, было обнаружено 744 циклотида и занесено в базу данных для дальнейшего анализа. Циклотиды были положительно идентифицированы у 17 из 23–31 родов и у 15% всех видов Violaceae. Образцы представляют широкий спектр видов Violaceae.Больше образцов было отобрано у более крупных родов: Hybanthus sensu lato, Rinorea sensu lato и Viola , которые вместе составляют примерно 90% от общего числа видов семейства. Выборка также охватила большинство более мелких родов. Экран генерировал данные с высоким разрешением путем картирования содержания циклотидов, обнаруженных у видов из разных родов Violaceae, а также в подгруппах каждого рода.

    Для подтверждения того, что пики МС были правильно идентифицированы как циклотиды, использовали два подхода.Сначала мы подтвердили восстановлением и алкилированием цистинов, что основные пики содержат три дисульфидные связи, характерные для циклотидов. Это не полное доказательство того, что пик соответствует циклотиду, но однозначно указывает на это. Некоторые пики также соответствуют уже известным циклотидам. Впоследствии циклотиды, которые были выделены в достаточном количестве, подвергали ферментативному расщеплению и секвенированию MS-MS. Нам удалось секвенировать 12 новых циклотидов из шести родов ( Gloeospermum , Hybanthus segregate, Melicytus, Orthion, Rinorea и Viola ).В целом циклотиды к настоящему времени полностью секвенированы из семи родов семейства Violaceae [циклотиды ранее были выделены из рода Leonia (Hallock et al., 2000)]. Эти семь родов филогенетически широко распространены по семейству (рис. 2А). Из этих результатов мы можем сделать вывод, что Violaceae - чрезвычайно богатый источник циклотидов, и что циклотиды распространены повсеместно во всем семействе.

    Хотя исключительная химическая, термическая и биологическая стабильность циклотидов была продемонстрирована в более ранних исследованиях, наш подход к широкому отбору проб из растительного материала, хранящегося в различных гербариях, дал нам уникальную возможность оценить стабильность циклотидов с течением времени.С этой целью мы отобрали образцы Viola odorata (сладкий фиолетовый), которые были собраны еще в 1820 году. Хроматограммы базовых пиков этих образцов были по существу идентичны хроматограммам из недавно собранных образцов, и никаких признаков продуктов разложения не обнаружено. видимый. Этот результат подтверждает стабильность циклотидов. Их компактная, циклическая и узловатая структура, вероятно, является основным фактором, объясняющим эту исключительную стабильность, поскольку эти характеристики ограничивают возможности для протеолиза или для возникновения термической или химической деградации (Colgrave and Craik, 2004).

    Белки обычно считаются довольно хрупкими биомолекулами, которые легко разлагаются химическими и биотическими факторами. В случае циклотидов мы показываем, что их трехмерные структуры сохраняются нетронутыми в сухих листьях в течение почти 200 лет, и мы не сомневаемся, что они будут найдены неповрежденными даже в более старом материале, если таковой имеется. Действительно, наши результаты подтверждают, что циклотиды являются одним из самых стабильных семейств белков в природе. Ясно, что такой увеличенный «срок хранения» циклотидов не имеет аналогов для других семейств белков, что делает их идеальными для применения в разработке белковых лекарств.

    При анализе данных ЖХ-МС мы обнаружили от одного до 25 (в среднем 7,3) различных циклотидов на вид. Подробные исследования одного вида, например Viola odorata , который ранее использовался в качестве модельного растения из Violaceae, показали, что он экспрессирует 30 циклотидов (Ireland et al., 2006). Для сравнения, итоговые цифры текущего исследования относительно низкие; однако следует иметь в виду, что мы использовали только очень ограниченное количество растительного материала, и вероятно, что белки с низким содержанием могут не обнаруживаться.Число циклотидов одного вида у Rubiaceae аналогично: Oldenlandia affinis была исчерпывающе исследована на белки и РНК и обнаружила, что она содержит по крайней мере 18 уникальных последовательностей (Plan et al., 2007).

    Предыдущие исследования идентифицировали продукты дезамидирования и окисления как производные циклотида, которые дополнительно увеличивают максимальное количество пиков, которые могут быть обнаружены во время ЖХ-МС (Plan et al., 2007; Burman et al., 2011). Здесь мы впервые описываем наличие гликозилирования циклотидов.Гликозилированный вариант cyO2, несущий гексозный фрагмент, был очищен и охарактеризован. Гексоза была расположена в петле 5, и химический и структурный анализ показал, что она связана с Ser24. Исследования ЯМР показали, что хотя общая характерная складка cyO2 сохраняется, гликозилирование оказывает влияние на локальную структуру петли 5. Хотя не было обнаружено, что это оказывает какое-либо существенное влияние на цитотоксическую активность, гликозилирование, изменяющее как химические, так и структурные свойства, представляет собой дальнейшее значительное увеличение разнообразия встречающихся в природе циклотидов и, возможно, функционально значимое для других биологических анализов.Например, за пределами царства растений было показано, что гликозилирование защитных пептидов хозяина важно для антимикробной активности (Bulet et al., 1999).

    Текущее исследование демонстрирует, что каждый вид характеризуется своим собственным набором циклотидов, многие из которых уникальны для этого вида. Систематическая ценность данных оказалась ограниченной. Кластерный анализ основан на качественных профилях циклотидов у Violaceae, но включение данных о последовательностях не улучшило анализ (данные не показаны).Сравнение циклотидных последовательностей осложняется наличием идентичных аминокислотных последовательностей у отдаленно родственных видов (например, kalata B1 у Viola odorata и Oldenlandia affinis ), а также наличием нескольких циклотидов, последовательно кодируемых одной и той же мРНК. (например, калата S – калата B1 – калата S в Viola odorata ). Это приводит к проблемам с установлением гомологии между пептидами, и, таким образом, филогенетический анализ, основанный на аминокислотных последовательностях, может быть искажен.Другим средством увеличения количества точек данных является анализ полных транслированных препропептидов или соответствующих мРНК, которые мы тестировали на последовательностях, доступных в нуклеотидных базах данных NCBI (GenBank) и белках. Эти подходы указывают на происхождение разнообразия циклотидов внутри каждого таксона, но также не дали результатов, согласующихся с ботанической классификацией. Таким образом, для исследования эволюции этой группы белков необходимо больше информации о генетической структуре циклотидов.Хотя это и не подтверждается кластерным анализом, род Viola , по-видимому, содержит общий набор циклотидов, которые экспрессируются в изобилии и обнаруживаются у большинства видов.

    Было высказано предположение, что циклотиды экспрессируются, когда растение подвергается стрессу от внешних факторов, таких как выпас насекомых или других травоядных. Например, содержание циклотидов в растениях, выращиваемых под стеклом, ниже, чем в растениях, выращиваемых в поле (Mylne et al., 2010), а другое исследование продемонстрировало активацию циклотидоподобных генов после заражения головней на растениях кукурузы. (Basse, 2005).Таким образом, тот факт, что каждый вид выражает свой собственный характерный коктейль циклотидов, может быть результатом его комбинированной реакции на ряд различных стрессовых факторов во время своего роста. С другой стороны, тот факт, что циклотиды представляют собой быстро развивающуюся группу белков, мог позволить каждому виду производить свой уникальный набор циклотидов.

    На сегодняшний день описано более 250 циклотидных последовательностей (см. Cybase, http://www.cybase.org.au; Mulvenna et al., 2006; Wang et al., 2008b), 2/3 из которых принадлежат подсемейство браслетов, остальное - подсемейство Мебиуса.В текущем исследовании мы оцениваем количество циклотидов у Violaceae в диапазоне 5000–25000, в то время как у Rubiaceae количество циклотидов ранее оценивалось в пределах от 10 000 до 50 000 (Gruber et al., 2008). Сложение этих значений вместе дает от 15 000 до 75 000, что ясно иллюстрирует пластичность циклотидного каркаса и важную роль, которую циклотиды должны играть в защите растений. Это также делает циклотиды одной из крупнейших известных групп белков, и, принимая во внимание тот факт, что они также встречаются в других семействах растений, общее количество встречающихся в природе циклотидов может быть даже выше.На рис. 7 показано общее количество петель между цистеинами двух основных подсемейств. Путем простого умножения количества вариантов каждой петли получается теоретическая библиотека из 600 миллионов различных циклотидов. Поскольку все эти белки будут состоять из встречающихся в природе интерцистеиновых последовательностей, вполне вероятно, что они, если они экспрессируются или синтезируются, могут быть свернуты в нативные, подобные циклотидным структурам. Прежде всего, этот пример демонстрирует пластичность структуры, которая в сочетании с ее способностью проявлять разнообразную биоактивность (Leta Aboye et al., 2008; Chan et al., 2011; Aboye et al., 2012; Йоранссон и др., 2012; Wong et al., 2012), может использоваться растением и нами для приложений в биотехнологии в качестве привилегированного белкового каркаса.

    Рис. 7. Интерцистеиновые петли Мебиуса и браслетные циклотиды, иллюстрирующие пластичность циклотидного каркаса . Общее количество различных петель между каждым из цистеинов показано в виде полос в направлении вверх для браслета (включая гибриды) и вниз для циклотида Мебиуса (включая линейные варианты).Петли с более длинными последовательностями (2, 3, 5 и 6) явно имеют больше вариантов, чем петли с небольшим количеством аминокислот (1 и 4).

    Таким образом, мы составили карту появления и распространения циклотидов в Violaceae, объединив выборки материалов из архивных гербарных коллекций и современные аналитические методы. Циклотиды демонстрируют замечательную стабильность без обнаружения продуктов разложения в образцах возрастом 200 лет. Циклотиды выражаются в растениях в виде коктейлей, содержащих до 25 различных циклотидов на вид.Большинство циклотидов, обнаруженных у одного вида, кажутся уникальными для этого вида, хотя некоторые из них более широко выражены среди разных видов. В частности, циклотиды Мебиуса, varv A, varv E и kalata B1 встречаются в большинстве образцов рода Viola . Общее количество различных циклотидов у Violaceae составляет не менее 5000, но может достигать 25000. Наше картирование видов, содержащих циклотиды, охватило примерно 1/6 всех видов Violaceae и включило представителей большинства родов, так что теперь мы можем определенно заключить, что циклотиды повсеместно распространены в Violaceae.

    Методы

    Растительный материал

    Образцы по 5–50 мг каждого вида растений, состоящие в основном из листьев, но также и из плодов, были получены из гербариев, хранящихся в Шведском музее естественной истории в Стокгольме (Южный), а также в университетах Гетеборга (Великобритания) и Упсалы. (UPS). Несколько других образцов были получены из личных коллекций, в которых образцы ваучера были депонированы в Гербарий Упсальского университета. Мы включили два имеющихся в продаже образца: Viola odorata и Viola tricolor (Alfred Galke GmbH, Гиттельде / Гарц, Германия).Полный список проанализированных образцов представлен в дополнительном материале.

    Добыча

    Растительный материал замораживали в жидком азоте, измельчали ​​до порошка и трижды экстрагировали 2,0 мл 60% ацетонитрила в 0,1% муравьиной кислоте (элюент B). Экстракт разбавляли кислой водой до 10% ацетонитрила в 0,1% муравьиной кислоте (элюент A), улавливали на колонке C18 500 мг, промывали элюентом A и элюировали элюентом B. Элюат сушили вымораживанием и растворяли в элюенте. A до концентрации, пропорциональной исходному количеству экстрагированного материала (10 мкл / мг).

    Жидкостная хроматография - масс-спектрометрия (ЖХ-МС)

    Экстракты были проанализированы с помощью ЖХ-МС с использованием ВЭЖХ Shimadzu LC10 (Shimadzu, Киото, Япония), соединенной с ионной ловушкой с электрораспылением LCQ (Thermo Finnigan, Сан-Хосе, Калифорния), с колонкой Grace Vydac Everest Narrowbore (100 × 2,1 мм, ВД, C18, 5 мкм, 300 Å) и линейный градиент от 10 до 60% ацетонитрила в 0,05% муравьиной кислоте при скорости потока 0,3 мл / мин в течение 60 мин. Температуру капилляров устанавливали на 220 ° C, а напряжение распыления на 4 кВ.

    Препаративная высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)

    Препаративная ОФ-ВЭЖХ с использованием системы Shimadzu LC10, оснащенной детектором с фотодиодной матрицей SPD-M10Avp, или системы Äkta (Amersham Biosciences, Упсала, Швеция), собирающей данные при 215, 254 и 280 нм, выполнялась с использованием Grace Vydac Everest (250 × 4,6 мм, внутренний диаметр C18, 5 мкм, 300 Å) или колонка Phenomenex (250 × 4,6 мм, внутренний диаметр C18, 5 мкм, 300 Å), работают с линейными градиентами от 10 до 60% ацетонитрила, с 0,1 % трифторуксусной кислоты в воде.Фракции анализировали с помощью МС.

    Восстановление, алкилирование и ферментативное переваривание

    Выделенные белки восстанавливали дитиотреитолом (DTE) в 0,25 M трис-HCl, содержащем 1,0 мМ EDTA и 6 M гуанидин-HCl (pH 8,5), в темноте в атмосфере азота в течение 3 часов. Для S-карбамидометилирования 50 мг иодацетамида растворяли в 0,5 М трис-HCl и к восстановленным образцам добавляли 2 мМ ЭДТА. Через 10 мин реакции гасили добавлением 250 мкл 0,5 М лимонной кислоты. S-карбамидометилированные белки очищали напрямую и обессоливали непосредственно с помощью ВЭЖХ.Расщепление проводили с использованием трипсина и / или эндопротеиназы GluC, растворенных в 25 мМ NH 4 HCO 3 с использованием микроволновой системы Discover ® (CEM, Matthews, NC) при 55 ° C, ΔT 5 ° C с мощностью 45 Вт, а время работы 15 мин.

    Секвенирование MS

    Расщепленные образцы растворяли в 50% метаноле с 1% муравьиной кислоты и анализировали с помощью МС-МС. Образцы вводили шприцем через эмиттер PicoTip ® со скоростью 0,3 мкл / мин, подключенный к Q-Tof Micro ™ (Waters, Milford, MA) с напряжением, установленным на 1.4 кВ. Спектры фрагментации анализировали с помощью программного обеспечения MassLynx / BioLynx (MaxEnt3 и Protein Sequencing).

    Моносахаридный анализ

    Гликозилированный цикловиолацин O2 был отправлен в Glycosolutions (Worchester, MA) для анализа моносахаридов (анализ нейтральных моносахаридов HPAEC). Положение моносахарида в трех циклотидах (цикловиолацин O2, мема А и мрам 1) анализировали с помощью МС-МС.

    ЯМР-спектроскопия

    Для исследования cyO2 (gly) с помощью ЯМР-спектроскопии 2 мг пептида растворяли в 0.5 мл 90% H 2 O / 10% D 2 O, pH приблизительно 4 и двухмерные гомоядерные наборы данных, включая DQF-COSY, TOCSY и NOESY, были зарегистрированы при 298 K и 600 МГц на спектрометре Bruker Avance II. . Все данные были записаны и обработаны с помощью Topspin 3.0 (Bruker) и проанализированы с помощью CARA (Keller, 2004). Химические сдвиги сравнивали со случайными химическими сдвигами катушки, описанными Wishart et al. (1995).

    Анализ цитотоксичности

    Цитотоксичность отдельных циклотидов и смесей определяли с помощью флуорометрического анализа цитотоксичности микрокультуры (FMCA) (Larsson and Nygren, 1989; Lindhagen et al., 2008) с клеточной линией лимфомы человека U-937 GTB. Цитотоксические свойства серии разведений цикловиолацина O2 с моносахаридом и без него были протестированы в двух повторах в трех случаях, как описано ранее (Lindholm et al., 2002; Svangård et al., 2004; Herrmann et al., 2008).

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Это исследование было бы невозможно без помощи и доброты следующих людей, которые помогли предоставить образцы: доктора Арне Андерберга и доктора Йенса Клакенберга из Шведского музея естественной истории, доктора Класа Перссона из Гетеборгского университета и доктора Матс Хьертсон из Уппсальского университета. Мы также хотим поблагодарить доктора Лутфи Булоса за два образца из его личного гербария. UG поддерживается грантами Шведского исследовательского совета (№ 2012-5063) и Шведского фонда стратегических исследований.KR - научный сотрудник NHMRC Biomedical CDA.

    Дополнительные материалы

    Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2015.00855

    Дополнительная таблица 1. Виды, содержащие циклотиды, вместе с данными коллекции .

    Дополнительная таблица 2. База данных обнаруженных циклотидов .

    Дополнительный рисунок 1. Дерево кластеризации UPGMA присутствия-отсутствия циклотидов из профилей ЖХ-МС .

    Дополнительный рисунок 2. Анализ сахара с помощью ВЭЖХ и электрохимического обнаружения, демонстрирующий, что глюкоза высвобождается после химического гидролиза .

    Дополнительная фигура 3. Кривая зависимости реакции от дозы cyO2 и гликозилированного cyO2 в анализе цитотоксичности .

    Список литературы

    Aboye, T. L., Ha, H., Majumder, S., Christ, F., Debyser, Z., Shekhtman, A., et al. (2012). Разработка нового антагониста CXCR4 на основе циклотидов с активностью против вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) -1. J. Med. Chem. 55, 10729–10734. DOI: 10.1021 / jm301468k

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Арнисон, П. Г., Бибб, М. Дж., Бирбаум, Г., Бауэрс, А. А., Бугни, Т. С., Буладж, Г. и др. (2013). Рибосомно синтезированные и посттрансляционно модифицированные пептидные природные продукты: обзор и рекомендации по универсальной номенклатуре. Nat. Prod. Реп. 30, 108–160. DOI: 10.1039 / C2NP20085F

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Барбета, Б.Л., Маршалл А. Т., Гиллон А. Д., Крейк Д. Дж. И Андерсон М. А. (2008). Циклотиды растений разрушают эпителиальные клетки средней кишки личинок чешуекрылых. Proc. Natl. Акад. Sci. США 105, 1221–1225. DOI: 10.1073 / pnas.0710338104

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Basse, C. W. (2005). Рассечение ответных транскрипционных реакций кукурузы, связанных с защитой и развитием, во время инфекции Ustilago maydis и последующего образования опухоли. Plant Physiol. 138, 1774–1784. DOI: 10.1104 / стр.105.061200

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Boothe, J., Nykiforuk, C., Shen, Y., Zaplachinski, S., Szarka, S., Kuhlman, P., et al. (2010). Системы экспрессии на основе семян для молекулярного земледелия растений. Plant Biotechnol. J. 8, 588–606. DOI: 10.1111 / j.1467-7652.2010.00511.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Бруссалис, А.М., Йоранссон, У., Coussio, J. D., Ferraro, G., Martino, V., and Claeson, P. (2001). Первый циклотид из Hybanthus (Violaceae). Фитохимия 58, 47–51. DOI: 10.1016 / S0031-9422 (01) 00173-X

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Булет П., Хетру К., Димарк Дж. Л. и Хоффманн Д. (1999). Противомикробные пептиды у насекомых; структура и функции. Dev. Комп. Иммунол. 23, 329–344. DOI: 10.1016 / S0145-305X (99) 00015-4

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Бурман, Р., Gruber, C. W., Rizzardi, K., Herrmann, A., Craik, D. J., Gupta, M. P., et al. (2010). Циклотидные белки и предшественники из рода Gloeospermum: заполнение белого пятна на циклотидной карте Violaceae. Фитохимия 71, 13–20. DOI: 10.1016 / j.phytochem.2009.09.023

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Burman, R., Herrmann, A., Tran, R., Kivelä, J. E., Lomize, A., Gullbo, J., et al. (2011). Цитотоксическая активность малых макроциклических узловых белков: структурно-активные и механистические исследования нативных и химически модифицированных циклотидов. Org. Biomol. Chem. 9, 4306–4314. DOI: 10.1039 / c0ob00966k

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Чан, Л. Ю., Гунасекера, С., Энрикес, С. Т., Уорт, Н. Ф., Ле, С. Дж., Кларк, Р. Дж. И др. (2011). Конструирование проангиогенных пептидов с использованием стабильных, богатых дисульфидами циклических каркасов. Кровь 118, 6709–6717. DOI: 10.1182 / кровь-2011-06-359141

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Колгрейв, М.Л. и Крейк Д. Дж. (2004). Термическая, химическая и ферментативная стабильность циклотид калата B1: важность циклического цистинового узла. Биохимия 43, 5965–5975. DOI: 10.1021 / bi049711q

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Колгрейв, М. Л., Коце, А. К., Ирландия, Д. К., Ван, К. К., и Крейк, Д. Дж. (2008). Антигельминтная активность циклотидов: природные варианты с повышенной активностью. Chembiochem 9, 1939–1945.DOI: 10.1002 / cbic.200800174

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Крейк Д. Дж., Дейли Н. Л., Бонд Т. и Уэйн К. (1999). Циклотиды растений: уникальное семейство циклических и узловых белков, которое определяет структурный мотив циклического цистинового узла. J. Mol. Биол. 294, 1327–1336. DOI: 10.1006 / jmbi.1999.3383

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Крейк, Д. Дж., Майлн, Дж. С., Дейли, Н. Л. (2010). Циклотиды: макроциклические пептиды, применяемые в разработке лекарств и сельском хозяйстве. Cell. Мол. Life Sci. 67, 9–16. DOI: 10.1007 / s00018-009-0159-3

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Дейли, Н. Л., и Крейк, Д. Дж. (2000). Ациклические перестановки природных циклических белков. Характеристика образования цистиновых узлов и бета-листов в макроциклическом полипептиде калата B1. J. Biol. Chem. 275, 19068–19075. DOI: 10.1074 / jbc.M000450200

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Дейли, Н.Л., Кларк, Р. Дж., План, М. Р., Крейк, Д. Дж. (2006). Kalata B8, новый противовирусный кольцевой белок, проявляет конформационную гибкость в мотиве цистинового узла. Biochem. J. 393, 619–626. DOI: 10.1042 / BJ20051371

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

    де Паула-Соуза, Дж., И Баллард, Х. Э. (2014). Восстановление названия Pombalia и новые комбинации полифилетического Hybanthus (Violaceae). Phytotaxa 183, 1–15. doi: 10.11646 / phytotaxa.183.1.1

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    де Паула-Соуза, Дж., И Пирани, Дж. Р. (2014). Восстановление Calyptrion (Violaceae). Таксон 63, 1335–1339. DOI: 10.12705 / 636.7

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Фелизменио-Кимио, М. Э., Дейли, Н. Л. и Крейк, Д. Дж. (2001). Циркулярные белки в растениях: структура раствора нового макроциклического ингибитора трипсина из Momordica cochinchinensis . J. Biol. Chem. 276, 22875–22882. DOI: 10.1074 / jbc.M101666200

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Gomord, V., Fitchette, A.C, Menu-Bouaouiche, L., Saint-Jore-Dupas, C., Plasson, C., Michaud, D., et al. (2010). Специфические для растений паттерны гликозилирования в контексте производства терапевтического белка. Plant Biotechnol. J. 8, 564–587. DOI: 10.1111 / j.1467-7652.2009.00497.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Йоранссон, У., Бурман Р., Гунасекера С., Стремстедт А. А. и Розенгрен К. Дж. (2012). Циркулярные белки растений и грибов. J. Biol. Chem. 287, 27001–27006. DOI: 10.1074 / jbc.R111.300129

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Йоранссон, У., Херрманн, А., Бурман, Р., Хаугаард-Йонссон, Л. М., и Розенгрен, К. Дж. (2009). Консервативный glu в циклотиде цикловиолацине O2 играет ключевую структурную роль. Chembiochem 10, 2354–2360. DOI: 10.1002 / cbic.200

    2

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Йоранссон, У., Сьегрен, М., Свангард, Э., Класон, П., и Болин, Л. (2004). Обратимое противообрастающее действие циклотида цикловиолацина О2 против ракообразных. J. Nat. Prod. 67, 1287–1290. DOI: 10.1021 / np0499719

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Gruber, C. W., Elliott, A. G., Ireland, D. C., Delprete, P. G., Dessein, S., Göransson, U., и другие. (2008). Распределение и эволюция круговых минипротеинов у цветковых растений. Растительная клетка 20, 2471–2483. DOI: 10.1105 / tpc.108.062331

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Хэллок, Ю. Ф., Соудер, Р. С. II., Паннелл, Л. К., Хьюз, К. Б., Джонсон, Д. Г., Гулаковски, Р., и др. (2000). Цикловиолины A-D, макроциклические пептиды против ВИЧ из Leonia cymosa . J. Org. Chem. 65, 124–128. DOI: 10.1021 / jo9r

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Хашемпур, Х., Кебах, Дж., Дейли, Н. Л., Гассемпур, А., и Грубер, К. В. (2013). Характеристика кольцевых пептидов в смесях: сборка фрагментов последовательности циклотидов из растения фиалки с помощью масс-спектрометрии MALDI-TOF / TOF. Аминокислоты 44, 581–595. DOI: 10.1007 / s00726-012-1376-x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Heitz, A., Hernandez, J. F., Gagnon, J., Hong, T. T., Pham, T. T., Nguyen, T. M., et al. (2001). Структура раствора ингибитора трипсина кабачка MCoTI-II.Новое семейство циклических узлов. Биохимия 40, 7973–7983. DOI: 10.1021 / bi0106639

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

    Хеккинг, В. Х. А. (1984). Исследования неотропических Violaceae - рода Fusispermum. Proc. Кон. Нед. Акад. Wetensch. C Biol. Med. Sci. 87, 121–130.

    Google Scholar

    Хеккинг, В. Х. А. (1988). Исследования неотропических Violaceae 2. Расположение листьев, соцветий и веточек в неотропической Ринорее . Флора 180, 345–376.

    Google Scholar

    Эрнандес, Дж. Ф., Ганьон, Дж., Чиче, Л., Нгуен, Т. М., Андрие, Дж. П., Хейтц, А., и др. (2000). Ингибиторы кабачкового трипсина из Momordica cochinchinensis обладают атипичной макроциклической структурой. Биохимия 39, 5722–5730. DOI: 10.1021 / bi9929756

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Herrmann, A., Burman, R., Mylne, J. S., Karlsson, G., Gullbo, J., Craik, D. J., et al. (2008). Альпийская фиалка, Viola biflora , является богатым источником циклотидов с сильной цитотоксичностью. Фитохимия 69, 939–952. DOI: 10.1016 / j.phytochem.2007.10.023

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Herrmann, A., Svangård, E., Claeson, P., Gullbo, J., Bohlin, L., and Göransson, U. (2006). Ключевая роль глутаминовой кислоты в цитотоксической активности циклотида цикловиолацина O2. Cell. Мол. Life Sci. 63, 235–245. DOI: 10.1007 / s00018-005-5486-4

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Хуанг, Ю. Х., Колгрейв, М. Л., Дейли, Н. Л., Келешиан, А., Мартинак, Б., и Крейк, Д. Дж. (2009). Биологическая активность прототипного циклотида калата b1 модулируется образованием мультимерных пор. J. Biol. Chem. 284, 20699–20707. DOI: 10.1074 / jbc.M109.003384

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ирландия, D.К., Колгрейв, М. Л., и Крейк, Д. Дж. (2006). Новый набор циклотидов от Viola odorata: изменение последовательности и значение для структуры, функции и стабильности. Biochem. J. 400, 1–12. DOI: 10.1042 / BJ20060627

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

    Дженнингс, К. В., Розенгрен, К. Дж., Дейли, Н. Л., План, М., Стивенс, Дж., Скэнлон, М. Дж. И др. (2005). Изоляция, структура раствора и инсектицидная активность калата B2, кольцевого белка с изгибом: существуют ли полоски Мебиуса в природе? Биохимия 44, 851–860.DOI: 10.1021 / bi047837h

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Дженнингс, К., Уэст, Дж., Уэйн, К., Крейк, Д., и Андерсон, М. (2001). Биосинтез и инсектицидные свойства растительных циклотидов: циклические узловатые белки из Oldenlandia affinis . Proc. Natl. Акад. Sci. США 98, 10614–10619. DOI: 10.1073 / pnas.1

    898

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Келлер, Р. Л. Дж. (2004). Учебник по компьютерному назначению резонанса. Goldau: Cantina Verlag.

    Koehbach, J., Attah, A. F., Berger, A., Hellinger, R., Kutchan, T. M., Carpenter, E. J., et al. (2013a). Повторное открытие циклотидов в Gentianales - идентификация и характеристика циклических пептидов цистинового узла и их филогенетическое распределение в растениях Rubiaceae. Биополимеры 100, 438–452. DOI: 10.1002 / bip.22328

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Кебах, Дж., О'Брайен, М., Муттенталер, М., Миаццо, М., Аккан, М., Эллиотт, А. Г. и др. (2013b). Циклотиды окситоциновых растений в качестве матриц для дизайна лиганда рецептора, связанного с пептидом G и белком. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 110, 21183–21188. DOI: 10.1073 / pnas.1311183110

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ларссон, Р., и Нигрен, П. (1989). Быстрый флуориметрический метод полуавтоматического определения цитотоксичности и клеточной пролиферации линий опухолевых клеток человека в микрокультуре. Anticancer Res. 9, 1111–1119.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Лета Абойе, Т., Кларк, Р. Дж., Крейк, Д. Дж., И Йоранссон, У. (2008). Сверхстабильные пептидные каркасы для белковой инженерии-синтеза и сворачивания кольцевого цистинового узла циклотида цикловиолацина O2. Chembiochem 9, 103–113. DOI: 10.1002 / cbic.200700357

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Линдхольм, П., Йоранссон, У., Йоханссон, С., Claeson, P., Gullbo, J., Larsson, R., et al. (2002). Циклотиды: новый тип цитотоксических агентов. Мол. Рак Тер. 1, 365–369. Доступно в Интернете по адресу: http://www.jstor.org/stable/3094003

    Мюнзингер, Дж. К., и Баллард, Х. Э. (2003). Hekkingia (Violaceae), новый род древесных фиалок из Французской Гвианы, с определением родов в семействе. Syst. Бот. 28, 345–351. Доступно в Интернете по адресу: http://www.jstor.org/stable/3094003

    Mylne, J.С., Ван, К. К., ван дер Веерден, Н. Л. и Крейк, Д. Дж. (2010). Циклотиды являются компонентом врожденной защиты Oldenlandia affinis . Биополимеры 94, 635–646. DOI: 10.1002 / bip.21419

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Nguyen, G.K., Zhang, S., Nguyen, N.T., Nguyen, P.Q., Chiu, M.S., Hardjojo, A., et al. (2011). Открытие и характеристика новых циклотидов произошли от химерных предшественников, состоящих из цепи альбумина-1 а и циклотидных доменов в семействе Fabaceae. J. Biol. Chem. 286, 24275–24287. DOI: 10.1074 / jbc.M111.229922

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Овесен, Р. Г., Брандт, К. К., Йоранссон, У., Нильсен, Дж., Хансен, Х. К. и Седергрин, Н. (2011). Биомедицина в окружающей среде: циклотиды представляют собой мощные природные токсины для растений и почвенных бактерий. Environ. Toxicol. Chem. 30, 1190–1196. DOI: 10.1002 / etc.496

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    План, м.Р., Йоранссон, У., Кларк, Р. Дж., Дейли, Н. Л., Колгрейв, М. Л., и Крейк, Д. Дж. (2007). Отпечаток циклотида в Oldenlandia affinis : выяснение химически модифицированных, линейных и новых макроциклических пептидов. Chembiochem 8, 1001–1011. DOI: 10.1002 / cbic.200700097

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Пот А.Г., Колгрейв М.Л., Филип Р., Керенга Б., Дейли Н.Л., Андерсон М. и др. (2010). Открытие циклотидов в семействе растений Fabaceae дает новое понимание циклизации, эволюции и распределения кольцевых белков. ACS Chem. Биол . 6, 345–355. DOI: 10.1021 / cb100388j

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Poth, A.G., Mylne, J. S., Grassl, J., Lyons, R.E., Millar, A.H., Colgrave, M. L., et al. (2012). Циклотиды связаны с сосудистой сетью листа и являются продуктами нового предшественника петунии ( Solanaceae ). J. Biol. Chem. 287, 27033–27046. DOI: 10.1074 / jbc.M112.370841

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Прантинг, М., Лёев, К., Бурман, Р., Йоранссон, У., и Андерссон, Д. И. (2010). Циклотид cycloviolacin O2 из Viola odorata обладает сильной бактерицидной активностью против грамотрицательных бактерий. J. Antimicrob. Chemother. 65, 1964–1971. DOI: 10.1093 / jac / dkq220

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Симонсен, С. М., Сандо, Л., Ирландия, Д. К., Колгрейв, М. Л., Бхарати, Р., Йоранссон, У. и др. (2005). Континент разнообразия защитных пептидов растений: циклотиды австралийского Hybanthus (Violaceae). Растительная клетка 17, 3176–3189. DOI: 10.1105 / tpc.105.034678

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Свангард, Э., Бурман, Р., Гунасекера, С., Левборг, Х., Гулльбо, Дж., И Йоранссон, У. (2007). Механизм действия цитотоксических циклотидов: цикловиолацин O2 разрушает липидные мембраны. J. Nat. Prod. 70, 643–647. DOI: 10.1021 / np070007v

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Свангард, Э., Йоранссон, У., Hocaoglu, Z., Gullbo, J., Larsson, R., Claeson, P., et al. (2004). Цитотоксические циклотиды из Viola tricolor . J. Nat. Prod. 67, 144–147. DOI: 10.1021 / np030101l

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Свангард, Э., Йоранссон, У., Смит, Д., Верма, К., Баклунд, А., Болин, Л. и др. (2003). Первичная и трехмерная смоделированные структуры двух циклотидов из Viola odorata . Фитохимия 64, 135–142. DOI: 10.1016 / S0031-9422 (03) 00218-8

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Своффорд, Д. Л. (2003). ПАУП *. Филогенетический анализ с использованием экономичности (* и других методов). 4.0b10 . Доступно в Интернете по адресу: http://paup.csit.fsu.edu

    Там, Дж. П., Лу, Ю. А., Янг, Дж. Л., и Чиу, К. У. (1999). Необычный структурный мотив антимикробных пептидов, содержащих сквозной макроцикл и дисульфиды цистинового узла. Proc. Natl. Акад. Sci. США 96, 8913–8918.DOI: 10.1073 / pnas.96.16.8913

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Токуока, Т. (2008). Молекулярно-филогенетический анализ Violaceae (Malpighiales) на основе пластидных и ядерных последовательностей ДНК. J. Plant Res. 121, 253–260. DOI: 10.1007 / s10265-008-0153-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Траби, М., Милн, Дж. С., Сандо, Л., и Крейк, Д. Дж. (2009). Кольцевые белки из Melicytus (Violaceae) уточняют консервативный белок и генную архитектуру циклотидов. Org. Biomol. Chem. 7, 2378–2388. DOI: 10.1039 / b823020j

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Trabi, M., Svangård, E., Herrmann, A., Göransson, U., Claeson, P., Craik, D. J., et al. (2004). Вариации экспрессии циклотидов у видов Viola . J. Nat. Prod. 67, 806–810. DOI: 10.1021 / np034068e

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wahlert, G., Ballard, H. Jr., and de Paula-Souza, J.(2015). Иксхелия, новый род Violaceae из Мексики и Мезоамерики. Brittonia 1–11. DOI: 10.1007 / s12228-015-9375-3

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Уолерт, Г. А., Баллард, Х. Э. (2012). Филогения Rinorea (Violaceae), полученная на основе последовательностей ДНК пластид с акцентом на африканские и малагасийские виды. Syst. Бот. 37, 964–973. DOI: 10.1600 / 036364412X656392

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Валерт, Г.А., Маркуссен, Т., де Паула-Соуза, Дж., Фенг, М., и Баллард, Х. Э. (2014). Филогения Violaceae (Malpighiales), выведенная из последовательностей пластидной ДНК: значение для родового разнообразия и внутрисемейной классификации. Syst. Бот. 39, 239–252. DOI: 10.1600 / 036364414X678008

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ван, К. К., Колгрейв, М. Л., Густафсон, К. Р., Ирландия, Д. К., Горанссон, Ю., и Крейк, Д. Дж. (2008a). Циклотиды против ВИЧ из китайской лекарственной травы Viola yedoensis . J. Nat. Prod. 71, 47–52. DOI: 10.1021 / NP070393g

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wang, C.K., Gruber, C.W., Cemazar, M., Siatskas, C., Tagore, P., Payne, N., et al. (2014). Молекулярная трансплантация на стабильный каркас дает новые циклические пептиды для лечения рассеянного склероза. ACS Chem. Биол. 9, 156–163. DOI: 10.1021 / cb400548s

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ван, К.К., Каас, К., Чиче, Л., Крейк, Д. Дж. (2008b). CyBase: база данных циклических последовательностей и структур белков с приложениями для обнаружения и разработки белков. Nucleic Acids Res. 36, D206 – D210. DOI: 10.1093 / nar / gkm953

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wishart, D. S., Bigam, C. G., Yao, J., Abildgaard, F., Dyson, H.J., Oldfield, E., et al. (1995). Определение химического сдвига 1H, 13C и 15N в биомолекулярном ЯМР. J. Biomol.ЯМР 6, 135–140. DOI: 10.1007 / BF00211777

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wong, C.T., Rowlands, D.K., Wong, C.H., Lo, T.W., Nguyen, G.K., Li, H.Y., et al. (2012). Перорально активные антагонисты пептидных рецепторов брадикинина B1, сконструированные из циклотидного каркаса для лечения воспалительной боли. Angew. Chem. Int. Ed Engl. 51, 5620–5624. DOI: 10.1002 / anie.201200984

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Юсибов, В., Стритфилд, С. Дж., И Кушнир, Н. (2011). Клиническая разработка рекомбинантных фармацевтических препаратов растительного происхождения: вакцины, антитела и др. Гум. Вакцин. 7, 313–321. DOI: 10.4161 / hv.7.3.14207

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Субклеточное нацеливание и биосинтез циклотидов в растительных клетках на JSTOR

    Абстрактный

    Предпосылка исследования: Cyclotide kalata B 1 обнаружен в листьях Oldenlandia affinis и представляет собой мощную инсектицидную и нематоцидную молекулу.Этот пептид отщепляется от белка-предшественника, Oakl, и происходит лигирование N- и C-концов с образованием непрерывного пептидного остова. Субклеточное расположение реакций вырезания и циклизации неизвестно, и ведутся споры о том, какой фермент катализирует это событие. Чтобы определить, где в растительной клетке процессируется Oakl, мы подготовили конструкции, кодирующие GFP (зеленый флуоресцентный белок), связанный с предшественником циклотида Oakl. Методы: конструкции GFP временно экспрессировались в листьях Nicotiana benthamiana, и флуоресценцию GFP наблюдали в живых клетках с помощью конфокальной микроскопии.Стириловый краситель Fei Mao (FM) был пропитан целыми листьями, которые все еще росли и экспрессировали конструкции GFP, что позволило выделить плазматическую мембрану и тонопласт для визуализации вакуоли в живых клетках. Ключевые результаты: полноразмерный предшественник Oakl направляет GFP в вакуоль, предполагая, что вырезание и циклизация циклотидного домена происходит в вакуоли, где затем хранятся циклотиды. N-концевой пропептид и N-концевой повтор Oakl были достаточными для нацеливания GFP в вакуоль, хотя C-концевой пропептид, который необходим для циклизации, не был сигналом нацеливания.Выводы. Вакуолярное расположение циклотидов подтверждает нашу гипотезу о том, что вакуолярный процессирующий фермент, аспарагинилэндопротеиназа, играет ключевую роль в вырезании и циклизации предшественников циклотидов.

    Информация о журнале

    Издается Ботаническим обществом Америки непрерывно с 1914 года. Американский журнал ботаники (AJB) является ведущим исследовательским журналом Общества. AJB публикует рецензируемые, инновационные, важные исследования, представляющие интерес для широкой аудитории ученых во всех областях биологии растений (например,g., биоразнообразие, структура, функции, развитие, генетика, эволюция, воспроизводство, систематика), все уровни организации (от молекулярной до экосистемной) и все группы растений и родственные им организмы (цианобактерии, водоросли, грибы и лишайники).

    Информация об издателе

    Wiley - глобальный поставщик решений для работы с контентом и контентом в областях научных, технических, медицинских и научных исследований; профессиональное развитие; и образование.Наши основные направления деятельности производят научные, технические, медицинские и научные журналы, справочники, книги, услуги баз данных и рекламу; профессиональные книги, продукты по подписке, услуги по сертификации и обучению и онлайн-приложения; образовательный контент и услуги, включая интегрированные онлайн-ресурсы для преподавания и обучения для студентов и аспирантов, а также для учащихся на протяжении всей жизни. Основанная в 1807 году компания John Wiley & Sons, Inc. уже более 200 лет является ценным источником информации и понимания, помогая людям во всем мире удовлетворять свои потребности и реализовывать их чаяния.Wiley опубликовал работы более 450 лауреатов Нобелевской премии во всех категориях: литература, экономика, физиология и медицина, физика, химия и мир. Wiley поддерживает партнерские отношения со многими ведущими мировыми сообществами и ежегодно издает более 1500 рецензируемых журналов и более 1500 новых книг в печатном виде и в Интернете, а также базы данных, основные справочные материалы и лабораторные протоколы по предметам STMS. Благодаря растущему предложению открытого доступа, Wiley стремится к максимально широкому распространению и доступу к публикуемому контенту, а также поддерживает все устойчивые модели доступа.Наша онлайн-платформа, Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com), является одной из самых обширных в мире междисциплинарных коллекций онлайн-ресурсов, охватывающих жизнь, здоровье, социальные и физические науки и гуманитарные науки.

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *