Calredoxin regulates the chloroplast NADPH-dependent thioredoxin reductase in Chlamydomonas reinhardtii
Calredoxin regulates the chloroplast NADPH-dependent thioredoxin reductase in Chlamydomonas reinhardtii
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钙氧还蛋白调节莱茵衣藻叶绿体 NADPH 依赖性硫氧还蛋白还原酶
DOI：
10.1101/2022.11.22.517551
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Hippler M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zinzius K;Marchetti GM;Fischer R;Milrad Y;Oltmanns A;Kelterborn S;Yacoby I;Hegemann P;Scholz M;Hippler M
钙氧化还蛋白 (CRX) 是衣藻 (Chlamydomonas Reinhardtii) 叶绿体中的一种钙 (Ca2+) 依赖性硫氧还蛋白 (TRX)，其生理作用尚不清楚。我们通过对野生型细胞与 acrxinsertional 突变体 (IMcrx)、两个 CRISPR/Cas9 KO 突变体和 CRX 救援进行深入的定量蛋白质组学比较，阐明了 CRX 功能。这些分析表明叶绿体 NADPH 依赖性 TRX 还原酶 (NTRC) 与 CRX 共同调节。电子转移测量表明，CRX 通过 NTRC 抑制氧化叶绿体 2-Cys 过氧化还原蛋白 (PRX1) 的 NADPH 依赖性还原，并且 NADPH-NTRC 复合物的功能受到 CRX 的严格控制。通过非还原 SDS-PAGE 测定和质谱分析，我们的数据还证明，在没有 CRX 的情况下，PRX1 在高光 (HL) 条件下氧化程度更高。 PRX1 的氧化还原调节以及通过 CRX 互连氧化还原控制与主动光合电子传输和代谢以及 Ca2+ 信号传导对 NADPH-NTRC 复合物的控制。以此方式，确保经济地使用NADPH来减少PRX1。 HL 条件下缺乏 CRX 会严重抑制光驱动的 CO2 固定，这一发现证实了 CRX 对于氧化还原调节以及高效光合作用的重要性。
Calredoxin (CRX) is a calcium (Ca2+)-dependent thioredoxin (TRX) in the chloroplast of Chlamydomonas (Chlamydomonas reinhardtii) with a largely unclear physiological role. We elucidated the CRX functionality by performing in-depth quantitative proteomics of wild-type cells compared with acrxinsertional mutant (IMcrx), two CRISPR/Cas9 KO mutants, and CRX rescues. These analyses revealed that the chloroplast NADPH-dependent TRX reductase (NTRC) is co-regulated with CRX. Electron transfer measurements revealed that CRX inhibits NADPH-dependent reduction of oxidized chloroplast 2-Cys peroxiredoxin (PRX1) via NTRC and that the function of the NADPH-NTRC complex is under strict control of CRX. Via non-reducing SDS-PAGE assays and mass spectrometry, our data also demonstrated that PRX1 is more oxidized under high light (HL) conditions in the absence of CRX. The redox tuning of PRX1 and control of the NADPH-NTRC complex via CRX interconnect redox control with active photosynthetic electron transport and metabolism, as well as Ca2+signaling. In this way, an economic use of NADPH for PRX1 reduction is ensured. The finding that the absence of CRX under HL conditions severely inhibited light-driven CO2fixation underpins the importance of CRX for redox tuning, as well as for efficient photosynthesis.
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