Distinct functions of chloroplast FtsZ1 and FtsZ2 in Z-ring structure and remodeling.
Distinct functions of chloroplast FtsZ1 and FtsZ2 in Z-ring structure and remodeling.
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DOI：
10.1083/jcb.201205114
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发表时间：
2012-11-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Osteryoung KW
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
TerBush AD;Osteryoung KW
FtsZ1和FtsZ2在叶绿体分裂过程中形成Z环骨架，而FtsZ1和FtsZ2各自不同的形态和动力学特性表明FtsZ1促进Z环的重塑。FtsZ是一种细胞骨架GTP酶，在细菌中形成细胞分裂的收缩环，在植物中形成叶绿体分裂的收缩环。细菌Z环由单一的FtsZ组成，而叶绿体中的Z环包含两个不同的FtsZ蛋白，FtsZ1和FtsZ2，它们的功能关系尚不清楚。我们在裂解酵母中表达了荧光标记的FtsZ1和FtsZ2，以研究它们的内在组装和动态性质。FtsZ1和FtsZ2分别表达时形成具有不同形态的细丝。FRAP分析表明，FtsZ2纤维的活力低于FtsZ1纤维，GTPase活性对FtsZ2纤维的周转是必需的，但可能不是FtsZ1周转的唯一原因。当共表达时，蛋白质共定位，与共组装一致，但呈现类似FtsZ2的形态。然而，FtsZ1增加了FtsZ2向共聚纤维的交换。我们的发现表明，FtsZ2是叶绿体Z环结构的主要决定因素，而FtsZ1促进了Z环的重塑。我们还证明了ARC3，一个叶绿体Z环定位的调节者，作为FtsZ1组装抑制因子发挥作用。
The distinct morphological and dynamic properties of their respective filaments suggest that FtsZ1 facilitates Z-ring remodeling, whereas FtsZ2 forms the Z-ring backbone during chloroplast division. FtsZ, a cytoskeletal GTPase, forms a contractile ring for cell division in bacteria and chloroplast division in plants. Whereas bacterial Z rings are composed of a single FtsZ, those in chloroplasts contain two distinct FtsZ proteins, FtsZ1 and FtsZ2, whose functional relationship is poorly understood. We expressed fluorescently tagged FtsZ1 and FtsZ2 in fission yeast to investigate their intrinsic assembly and dynamic properties. FtsZ1 and FtsZ2 formed filaments with differing morphologies when expressed separately. FRAP showed that FtsZ2 filaments were less dynamic than FtsZ1 filaments and that GTPase activity was essential for FtsZ2 filament turnover but may not be solely responsible for FtsZ1 turnover. When coexpressed, the proteins colocalized, consistent with coassembly, but exhibited an FtsZ2-like morphology. However, FtsZ1 increased FtsZ2 exchange into coassembled filaments. Our findings suggest that FtsZ2 is the primary determinant of chloroplast Z-ring structure, whereas FtsZ1 facilitates Z-ring remodeling. We also demonstrate that ARC3, a regulator of chloroplast Z-ring positioning, functions as an FtsZ1 assembly inhibitor.
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