Подрабатывающий переносчик молибдата Arabidopsis 2 семейства и GSH

Jul 17, 2023

Биология связи, том 6, Номер статьи: 801 (2023) Цитировать эту статью

387 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Молибден (Мо) как незаменимый микроэлемент для растений, действует как активный компонент кофактора молибдена (Моко). Основные метаболические процессы, такие как ассимиляция нитратов или биосинтез абсцизовой кислоты, зависят от Moco-зависимых ферментов. Хотя на сегодняшний день у Arabidopsis известно семейство белков-транспортеров молибдата (MOT1), гомеостаз молибдата остается неясным. Здесь мы сообщаем о втором семействе переносчиков молибдата (MOT2), играющих ключевую роль в распространении и использовании молибдата. Фенотипический анализ KO, клеточная и органоспецифическая локализация, а также связь с ферментами Моко-биосинтеза посредством белок-белкового взаимодействия позволяют предположить участие в клеточном импорте молибдата в листья и репродуктивные органы. Кроме того, мы обнаружили глутатион-молибдатный комплекс, который показывает, как поддерживается вакуольное хранение. Недавно сообщалось о предполагаемой транспортной функции Гольджи S-аденозил-метионина для семейства MOT2. Здесь мы предлагаем функцию подработки, поскольку в дрожжевой системе были обнаружены явные доказательства транспорта молибдата. Наша характеристика семейства MOT2 и обнаружение глутатион-молибдатного комплекса раскрывают путь молибдата в масштабах всего растения.

Моко-биосинтез имеет решающее значение для функционирования Моко-зависимых ферментов (Моко-ферментов), ключевых элементов основных метаболических путей в растениях1. Четырехэтапный процесс включает шесть ферментов и сохраняется во всех царствах жизни2. Вставка молибдата в молибдоптерин поддерживается молибден-инсертазой Cnx1 (кофактором нитратредуктазы и ксантиндегидрогеназы 1), действующей в составе мультиферментного комплекса3. Ключевая пользовательская нитратредуктаза (NR) Moco катализирует первый этап ассимиляции нитратов4. Мокоферменты, среди прочего, участвуют в биосинтезе абсцизовой кислоты (АБК) с помощью абсцизовой альдегидоксидазы (ААО)5 и детоксикации сульфитов с помощью сульфитоксидазы6.

Эффективное поглощение молибдата (MoO42-) и его распределение из почвы в клетки имеет важное значение для Моко-биосинтеза в растениях и поддерживается специализированными белками-переносчиками молибдата (MOT)7. Считается, что существуют два независимых семейства MOT8,9, однако на сегодняшний день охарактеризованы только члены семейства MOT1, играющие различные физиологические роли в Moco-биосинтезе7.

MOT1.1 (ранее известный как MOT17; AT2G25680) представляет собой белок плазматической мембраны (PM) с высокой аффинной транспортной активностью молибдата (Km 20 нМ)10, который в наибольшей степени вырабатывается в корнях11. Следовательно, MOT1.1 функционирует как корешковый импортер молибдата из почвы, но не участвует в импорте клеток листа или в доставке молибдата в комплекс Моко-биосинтеза7. Родственный, локализованный в тонопластах MOT1.2 (ранее известный как MOT27; AT1G80310)12 является вторым членом семейства MOT1. Он контролирует высвобождение накопленного молибдата из вакуоли путем прямого взаимодействия с Cnx17.

Несмотря на сообщения о функциях членов семейства MOT1, два механизма остаются неясными для полного понимания гомеостаза молибдата в растениях: (i) как молибдат попадает в клетки листьев и семян и (ii) как он импортируется в вакуоль. Вполне возможно, что члены второго семейства MOT смогут выполнять эти задачи.

Независимое и неродственное семейство MOT2 было впервые обнаружено у Chlamydomonasrainhardtii8. CrMOT2 продемонстрировал активность поглощения молибдата с высоким сродством (Km 550 нМ) при гетерологическом продуцировании в дрожжах. Ортологи генов присутствуют у большинства эукариот, включая животных8 и высшие растения, такие как Oryza sativa13. Несмотря на то, что наличие трех членов семейства MOT2 у Arabidopsis thaliana (A. thaliana) было постулировано8,9, функция MOT для этого семейства еще не доказана9,14.

Недавно семейство MOT2 Arabidopsis было связано с дополнительной предполагаемой функцией импорта S-adenosyl methionine (SAM) по Гольджи для метилирования полисахаридов, необходимой для правильного биосинтеза клеточной стенки14.