Evolution of chloroplast J proteins.
Evolution of chloroplast J proteins.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0070384
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Li HM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chiu CC;Chen LJ;Su PH;Li HM
Hsp70 伴侣参与多种生物过程，并被指定的包含 J 结构域的辅助伴侣或 J 蛋白招募到特定过程。为了了解叶绿体 Hsp70 和 J 蛋白的进化和功能，我们结合基因组和蛋白质组数据库搜索以及单个蛋白质导入测定来鉴定拟南芥叶绿体 J 蛋白成分。我们发现拟南芥叶绿体至少有 19 个 J 蛋白，这是所有细胞器中已确认的 J 蛋白数量最多的。这 19 个 J 蛋白被分为 11 个进化枝，其中蓝藻和灰藻仅具有一个进化枝的同源物，绿藻还有另外 3 个进化枝，其余 7 个进化枝都是陆地植物特有的。每个进化枝还拥有一个进化枝特异性的新基序，可能用于与不同的客户蛋白相互作用。基因表达分析表明，大多数陆地植物特有的 J 蛋白在不同组织中表现出高度可变的表达，并且会因低温而下调。这些结果表明，陆地植物中叶绿体 Hsp70 的复制伴随着其 J 蛋白共伴侣数量增加一倍以上，这是通过添加具有新基序的新 J 蛋白而不是通过现有家族内的复制来实现的。这些新的 J 蛋白可能会招募叶绿体 Hsp70 来执行与生物合成相关的组织特异性功能，而不是与应激抵抗相关。
Hsp70 chaperones are involved in multiple biological processes and are recruited to specific processes by designated J domain-containing cochaperones, or J proteins. To understand the evolution and functions of chloroplast Hsp70s and J proteins, we identified the Arabidopsis chloroplast J protein constituency using a combination of genomic and proteomic database searches and individual protein import assays. We show that Arabidopsis chloroplasts have at least 19 J proteins, the highest number of confirmed J proteins for any organelle. These 19 J proteins are classified into 11 clades, for which cyanobacteria and glaucophytes only have homologs for one clade, green algae have an additional three clades, and all the other 7 clades are specific to land plants. Each clade also possesses a clade-specific novel motif that is likely used to interact with different client proteins. Gene expression analyses indicate that most land plant-specific J proteins show highly variable expression in different tissues and are down regulated by low temperatures. These results show that duplication of chloroplast Hsp70 in land plants is accompanied by more than doubling of the number of its J protein cochaperones through adding new J proteins with novel motifs, not through duplications within existing families. These new J proteins likely recruit chloroplast Hsp70 to perform tissue specific functions related to biosynthesis rather than to stress resistance.
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