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1.
Plant Physiol ; 173(2): 956-969, 2017 02.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-27923987

RESUMO

Reversible protein phosphorylation catalyzed by protein kinases and phosphatases represents the most prolific and well-characterized posttranslational modification known. Here, we demonstrate that Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) Shewanella-like protein phosphatase 2 (AtSLP2) is a bona fide Ser/Thr protein phosphatase that is targeted to the mitochondrial intermembrane space (IMS) where it interacts with the mitochondrial oxidoreductase import and assembly protein 40 (AtMIA40), forming a protein complex. Interaction with AtMIA40 is necessary for the phosphatase activity of AtSLP2 and is dependent on the formation of disulfide bridges on AtSLP2. Furthermore, by utilizing atslp2 null mutant, AtSLP2 complemented and AtSLP2 overexpressing plants, we identify a function for the AtSLP2-AtMIA40 complex in negatively regulating gibberellic acid-related processes during seed germination. Results presented here characterize a mitochondrial IMS-localized protein phosphatase identified in photosynthetic eukaryotes as well as a protein phosphatase target of the highly conserved eukaryotic MIA40 IMS oxidoreductase.


Assuntos
Proteínas de Arabidopsis/metabolismo , Arabidopsis/embriologia , Arabidopsis/enzimologia , Germinação , Mitocôndrias/enzimologia , Proteínas Mitocondriais/metabolismo , Sementes/embriologia , Sementes/metabolismo , Ácido Abscísico/farmacologia , Sequência de Aminoácidos , Arabidopsis/efeitos dos fármacos , Proteínas de Arabidopsis/química , Vias Biossintéticas/efeitos dos fármacos , Dissulfetos/metabolismo , Ativação Enzimática/efeitos dos fármacos , Germinação/efeitos dos fármacos , Giberelinas/biossíntese , Mitocôndrias/efeitos dos fármacos , Membranas Mitocondriais/efeitos dos fármacos , Membranas Mitocondriais/metabolismo , Proteínas do Complexo de Importação de Proteína Precursora Mitocondrial , Proteínas Mitocondriais/química , Modelos Biológicos , Oxirredução/efeitos dos fármacos , Ligação Proteica/efeitos dos fármacos , Transporte Proteico/efeitos dos fármacos , Sementes/efeitos dos fármacos , Alinhamento de Sequência , Especificidade por Substrato/efeitos dos fármacos , Triazóis/farmacologia
2.
Plant Cell ; 23(4): 1608-24, 2011 Apr.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21521697

RESUMO

In plant cells, mitochondria and plastids contain their own genomes derived from the ancestral bacteria endosymbiont. Despite their limited genetic capacity, these multicopy organelle genomes account for a substantial fraction of total cellular DNA, raising the question of whether organelle DNA quantity is controlled spatially or temporally. In this study, we genetically dissected the organelle DNA decrease in pollen, a phenomenon that appears to be common in most angiosperm species. By staining mature pollen grains with fluorescent DNA dye, we screened Arabidopsis thaliana for mutants in which extrachromosomal DNAs had accumulated. Such a recessive mutant, termed defective in pollen organelle DNA degradation1 (dpd1), showing elevated levels of DNAs in both plastids and mitochondria, was isolated and characterized. DPD1 encodes a protein belonging to the exonuclease family, whose homologs appear to be found in angiosperms. Indeed, DPD1 has Mg²âº-dependent exonuclease activity when expressed as a fusion protein and when assayed in vitro and is highly active in developing pollen. Consistent with the dpd phenotype, DPD1 is dual-targeted to plastids and mitochondria. Therefore, we provide evidence of active organelle DNA degradation in the angiosperm male gametophyte, primarily independent of maternal inheritance; the biological function of organellar DNA degradation in pollen is currently unclear.


Assuntos
Proteínas de Arabidopsis/metabolismo , Arabidopsis/enzimologia , DNA de Plantas/metabolismo , Exonucleases/metabolismo , Exorribonucleases/metabolismo , Magnésio/metabolismo , Organelas/genética , Pólen/crescimento & desenvolvimento , Arabidopsis/citologia , Arabidopsis/crescimento & desenvolvimento , Arabidopsis/ultraestrutura , Proteínas de Arabidopsis/genética , Mapeamento Cromossômico , Clonagem Molecular , Sequência Conservada/genética , DNA de Cloroplastos/metabolismo , DNA Mitocondrial/metabolismo , Exorribonucleases/genética , Genes de Plantas/genética , Teste de Complementação Genética , Germinação , Padrões de Herança/genética , Células do Mesofilo/citologia , Células do Mesofilo/metabolismo , Mitocôndrias/metabolismo , Proteínas Mutantes/isolamento & purificação , Mutação/genética , Especificidade de Órgãos , Fenótipo , Plastídeos/metabolismo , Pólen/citologia , Pólen/metabolismo , Pólen/ultraestrutura , Transporte Proteico , Proteínas Recombinantes de Fusão/metabolismo , Reprodução
3.
Plant J ; 70(4): 637-49, 2012 May.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-22239102

RESUMO

Organellar DNAs in mitochondria and plastids are present in multiple copies and make up a substantial proportion of total cellular DNA despite their limited genetic capacity. We recently demonstrated that organellar DNA degradation occurs during pollen maturation, mediated by the Mg(2+) -dependent organelle exonuclease DPD1. To further understand organellar DNA degradation, we characterized a distinct mutant (dpd2). In contrast to the dpd1 mutant, which retains both plastid and mitochondrial DNAs, dpd2 showed specific accumulation of plastid DNAs. Multiple abnormalities in vegetative and reproductive tissues of dpd2 were also detected. DPD2 encodes the large subunit of ribonucleotide reductase, an enzyme that functions at the rate-limiting step of de novo nucleotide biosynthesis. We demonstrated that the defects in ribonucleotide reductase indirectly compromise the activity of DPD1 nuclease in plastids, thus supporting a different regulation of organellar DNA degradation in pollen. Several lines of evidence provided here reinforce our previous conclusion that the DPD1 exonuclease plays a central role in organellar DNA degradation, functioning in DNA salvage rather than maternal inheritance during pollen development.


Assuntos
Proteínas de Arabidopsis/genética , DNA de Plantas/genética , Exorribonucleases/genética , Ribonucleotídeo Redutases/genética , Arabidopsis/genética , Arabidopsis/metabolismo , Proteínas de Arabidopsis/metabolismo , DNA Mitocondrial/genética , DNA Mitocondrial/metabolismo , DNA de Plantas/metabolismo , Exorribonucleases/metabolismo , Regulação Enzimológica da Expressão Gênica , Regulação da Expressão Gênica de Plantas , Teste de Complementação Genética , Proteínas Luminescentes/genética , Proteínas Luminescentes/metabolismo , Microscopia Eletrônica de Varredura , Microscopia de Fluorescência , Mutação , Fenótipo , Plantas Geneticamente Modificadas , Plastídeos/genética , Pólen/genética , Pólen/ultraestrutura , Reação em Cadeia da Polimerase Via Transcriptase Reversa , Ribonucleotídeo Redutases/metabolismo
4.
Plant Cell Physiol ; 50(4): 904-8, 2009 Apr.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-19282372

RESUMO

Visualizing organelles in living cells is a powerful method to analyze their intrinsic mechanisms. Easy observation of chlorophyll facilitates the study of the underlying mechanisms in chloroplasts, but not in other plastid types. Here, we constructed a transgenic plant enabling visualization of plastids in pollen grains. Combination of a plastid-targeted fluorescent protein with a pollen-specific promoter allowed us to observe the precise number, size and morphology of plastids in pollen grains of the wild type and the ftsZ1 mutant, whose responsible gene plays a central role in chloroplast division. The transgenic material presented in this work is useful for studying the division mechanism of pollen plastids.


Assuntos
Proteínas de Arabidopsis/metabolismo , Arabidopsis/genética , Plastídeos/ultraestrutura , Pólen/citologia , Arabidopsis/citologia , Arabidopsis/metabolismo , Proteínas de Arabidopsis/genética , Regulação da Expressão Gênica de Plantas , Proteínas de Fluorescência Verde/genética , Proteínas de Fluorescência Verde/metabolismo , Microscopia Eletrônica , Microscopia de Fluorescência , Mutagênese Insercional , Plantas Geneticamente Modificadas/genética , Plantas Geneticamente Modificadas/metabolismo , Plastídeos/genética , Plastídeos/metabolismo , Pólen/metabolismo
5.
Plant Signal Behav ; 6(9): 1391-3, 2011 Sep.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-21852754

RESUMO

Organelle DNA in plastids and mitochondria is present in multiple copies and undergoes degradation developmentally. For example, organelle DNA that is detectable cytologically using DNA-fluorescent dye disappears during pollen development. Nevertheless, nucleases involved in this degradation process remain unknown. Our recent study identified the organelle nuclease, DPD1, which has Mg2+ -dependent exonuclease activity in vitro. The discovery of DPD1 emerged from Arabidopsis mutant screening and concomitant isolation of dpd1 mutants that retain organelle DNA in mature pollen. DPD1 is conserved only in angiosperms: not in other photosynthetic organisms. Despite these findings, the physiological significance of organelle DNA degradation during pollen development remains unclear because dpd1 exhibits no apparent defects in pollen viability or in the maternal inheritance of organelle DNA. We discuss a possible role of organelle DNA degradation mediated by DPD1, based on a DPD1 expression profile studied using in silico analyses.


Assuntos
Proteínas de Arabidopsis/metabolismo , DNA/metabolismo , Exorribonucleases/metabolismo , Proteínas de Arabidopsis/genética , Exorribonucleases/genética , Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/genética , Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/fisiologia , Magnoliopsida/enzimologia , Magnoliopsida/metabolismo , Organelas/enzimologia , Pólen/metabolismo
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