Moonlighting Arabidopsis molybdate Transporter 2 계열 및 GSH

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 801(2023) 이 기사 인용

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몰리브덴(Mo)은 식물의 필수 미량 영양소로서 몰리브덴 보조인자(Moco)의 활성 성분으로 작용합니다. 질산염 동화 또는 아브시스산 생합성과 같은 핵심 대사 과정은 Moco 의존 효소에 의존합니다. 몰리브데이트 수송 단백질(MOT1) 계열이 현재까지 애기장대에서 알려져 있지만, 몰리브데이트 항상성은 불분명한 상태로 남아 있습니다. 여기서 우리는 몰리브덴산염 유통 및 사용에서 중요한 역할을 하는 두 번째 몰리브덴산염 수송체(MOT2) 계열을 보고합니다. KO 표현형 분석, 세포 및 기관 특이적 국소화, 단백질-단백질 상호작용을 통한 Moco 생합성 효소와의 연결은 잎과 생식 기관에서 몰리브덴산염의 세포 유입에 관여함을 시사합니다. 또한, 우리는 액포 저장이 어떻게 유지되는지 보여주는 글루타티온-몰리브덴산염 복합체를 발견했습니다. MOT2 계열에 대한 추정 골지 S-아데노실-메티오닌 수송 기능이 최근 보고되었습니다. 여기에서는 효모 시스템에서 몰리브덴산염 수송에 대한 명확한 증거가 발견되었기 때문에 달빛 기능을 제안합니다. MOT2 계열의 특성화와 글루타티온-몰리브데이트 복합체의 검출을 통해 공장 전체의 몰리브데이트 방식이 밝혀졌습니다.

Moco 생합성은 planta1의 기본 대사 경로의 핵심 요소인 Moco 의존 효소(Moco 효소)의 기능에 중요합니다. 4단계 과정에는 6가지 효소가 포함되며 모든 생명체에 걸쳐 보존됩니다2. 몰리브도프테린으로의 몰리브덴산염 삽입은 다중 효소 복합체에서 작용하는 몰리브덴 삽입 효소 Cnx1(질산염 환원 효소 및 크산틴 탈수소 효소 1의 보조 인자)에 의해 유지됩니다3. Moco의 주요 사용자인 질산염 환원효소(NR)는 질산염 동화의 첫 번째 단계를 촉매합니다4. Moco 효소는 특히 앱시스 알데히드 산화효소(AAO)5에 의한 앱시스산(ABA) 생합성과 아황산염 산화효소에 의한 아황산염 해독에 관여합니다6.

몰리브덴산염(MoO42-)의 효율적인 흡수와 토양에서 세포로의 분포는 식물의 Moco 생합성에 필수적이며 특수한 몰리브덴산염 수송체(MOT) 단백질에 의해 유지됩니다7. 두 개의 독립적인 MOT 계열이 존재하는 것으로 생각됩니다8,9 그러나 현재까지 MOT1 계열의 구성원만이 Moco 생합성7에서 뚜렷한 생리학적 역할을 수행하는 것으로 특성화되었습니다.

MOT1.1(이전에는 MOT17로 알려짐; AT2G25680)은 친화도가 높은 몰리브덴산염 수송 활성(Km 20nM)10을 갖는 원형질막(PM) 단백질이며 뿌리에서 가장 두드러지게 생성됩니다. 따라서 MOT1.1은 토양에서 근형 몰리브덴산염 수입원으로 기능하지만 잎 세포 수입이나 Moco-생합성 복합체로의 몰리브덴산염 전달에는 관여하지 않습니다. 관련성이 높고 토노플라스트에 국한된 MOT1.2(이전에는 MOT27로 알려짐; AT1G80310)12는 MOT1 계열의 두 번째 구성원입니다. 이는 Cnx17과의 직접적인 상호작용을 통해 액포에서 저장된 몰리브덴산염의 방출을 제어합니다.

MOT1 계열 구성원의 보고된 기능에도 불구하고 식물의 몰리브데이트 항상성을 완전히 이해하기에는 두 가지 메커니즘, 즉 (i) 몰리브데이트가 잎과 종자 세포에 들어가는 방식과 (ii) 액포로 수입되는 방식이라는 두 가지 메커니즘이 불분명한 상태로 남아 있습니다. 두 번째 MOT 제품군의 구성원이 이러한 작업을 유지할 수 있다고 생각할 수 있습니다.

독립적이고 관련이 없는 MOT2 계열은 Chlamydomonas reinhardtii8에서 처음 발견되었습니다. CrMOT2는 효모에서 이종 생산된 경우 높은 친화력의 몰리브덴산염 흡수 활성(Km 550nM)을 보여주었습니다. 유전자의 Orthologue는 동물과 Oryza sativa와 같은 고등 식물을 포함한 대부분의 진핵생물에 존재합니다. 애기장대(A. thaliana)에 3개의 MOT2 계열 구성원이 존재한다고 가정되었지만8,9 아직까지 이 계열에 대한 MOT 기능은 입증되지 않았습니다9,14.

최근 Arabidopsis MOT2 계열은 올바른 세포벽 생합성에 필요한 다당류 메틸화를 위한 추가적인 추정 S-아데노실 메티오닌(SAM) 골지 가져오기 기능과 연관되어 있습니다.

250 µM) in reproductive organs might be necessary with regard to their inhibitory effect on purple acid phosphatases (PAP)28. The main storage form of phosphor in seeds and pollen grains is phytic acid. One member of PAPs, AtPAP15, is localized in pollen grains and is thought to be the key-phytase during pollen germination to mobilize phosphorous reserves28. A genome wide analysis of pap genes in Brassica rapa revealed potential functions of several PAPs in pollen maturation, germination, and pollen tube elongation29. Therefore, it can be assumed that molybdate acts as key-inhibitor on PAPs to avoid premature pollen maturation and germination. Expression of mot2.2 in pollen grains suggests involvement in this important process./p>98%) was purchased from Eurisotop (Saint-Aubin Cedex, France). The molybdenum oxide 98MoO3 was dissolved in sodium hydroxide solution to maintain a sodium molybdate solution. Subsequently, the prepared isotope solution was diluted with deionized water to maintain a stock solution containing 10−2 mol L−1 molybdate./p>