Napjainkban igen komoly környezeti problémát okoznak a felszíni vizekben létrejövő cianobakteriális vízvirágzások. Maguk a cianobakteriális toxinok a vízvirágzások alkalmával dúsulnak fel a felszíni vizekben. Az elmúlt néhány évtizedben széles körben elterjedt az a felismerés, hogy az eutrofizáció miatt megjelenő cianobakteriális toxinok számos egészségügyi és ökológiai kockázatot jelentenek (Carmichael, 1992; Walker, 2014). Mindazonáltal a természetes funkciójuk nem teljesen világos. Jelen tanulmányban két cianobakteriális toxin hatásait és azok biokémiai hátterét vizsgáltuk Vicia faba csíranövényekben. Az egyik cianobakteriális toxin az alkaloid típusú cilindrospermopszin (CYN) a másik pedig a heptapeptid típusú mikrocisztin-LR (MCY-LR). A MCY-LR gátolja az 1 és 2A típusú szerin/treonin protein foszfatázokat, ami a sejtek protein foszforilációs/defoszforilációs egyensúlyának a felborulásához vezet, illetve oxidatív stresszt is indukál. A protein foszfatáz gátló hatását illetve a ROS indukciót kimutatták növényi és állati sejtekben egyaránt (Pflugmacher, 2002; Gácsi és mtsai, 2009, Campos and Vasconcelos, 2010; Jiang és mtsai, 2011). A MCY-LR által indukált mitotikus orsó rendellenességek tisztázatlanok mind állati mind növényi sejtekben. Ennek tisztázása közelebb juttat minket a MCY-LR toxicitásának megértéséhez. Gácsi és mtsai (2009) megfigyelték a mikrofilamentumoknak és a mikrotubulusokoknak CYN hatására bekövetkező dezorganizációját állati sejtekben. A CYN továbbá a fehérjeszintézist is gátolja az eukarióta szervezetekben, bár a pontos molekuláris mechanizmusa nem ismert (Froscio és mtsai 2008). Kutatócsoportunk kimutatta, hogy a CYN növekedés gátlást indukál a növényekben, illetve a mikrotubulusok rendellenes orientációját idézi elő (Vasas és mtsai, 2002, Beyer és mtsai, 2009).

Nowadays cyanobacterial water blooming in surface freshwaters causes major environmental problems. Cyanobacterial toxins are enriched during the process of water blooming in freshwaters. Over the past few decades several medical and ecological risks emerged due to cyanobacterial toxins appearing during eutrophication (Carmichael, 1992; Walker, 2014). Nevertheless, the functions of these substances are not completely understood. In this thesis we studied the cellular effects and their biochemical background of two cyanobacterial toxins in Vicia faba seedlings. One of the cyanobacterial toxins is the alkaloid cylindrospermopsin (CYN) and the other is the heptapeptide microcystin-LR. MCY-LR inhibits the functions of types 1 and 2A serine/threonine specific protein phosphatases (PP1 and PP2A), which leads to the alteration of phosphorylation/dephosphorylation equilibrium of proteins in the cells, and also induces oxidative stress. Thus, MCY-LR causes both protein phosphatase inhibition and production of ROS, and these were detected equally in plant and animal cells (Pflugmacher, 2002; Gácsi és mtsai, 2009, Campos and Vasconcelos, 2010; Jiang és mtsai, 2011). Alterations of mitotic spindle organization induced by MCY-LR are not well studied in both plant and animal cells, but to clarify it we can get closer to understand the toxicity of MCY-LR. In mammals, CYN has primarily an impact on liver, but it has also harmful effect on thymus, spleen, heart and kidney (Runnegar and Lu, 1994; Runnegar et al. 1995; Azevedo et al. 2002). Disorganization of microfilaments and microtubules was observed under the influence of CYN in animal cells by Gácsi et al. (2009). Furthermore, the cyanotoxin inhibits the synthesis of proteins in eukaryotic organisms, although the exact molecular mechanism of it is not known (Froscio et al. 2008).