Functional analysis for domains of maize PPR protein EMP5 in RNA editing and plant development in Arabidopsis
Functional analysis for domains of maize PPR protein EMP5 in RNA editing and plant development in Arabidopsis
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玉米 PPR 蛋白 EMP5 结构域在拟南芥 RNA 编辑和植物发育中的功能分析
DOI：
10.1007/s10725-018-0447-8
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发表时间：
2018-10
影响因子：
4.2
通讯作者：
Yu-jun Liu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Peng Zheng;Qiang He;Xiaomin Wang;Jumin Tu;Jianhua Zhang;Yu-jun Liu
EMP 5和OTP 72分别是玉米和拟南芥中参与rpl 16的线粒体同位点RNA编辑的PPR蛋白。除了rpl 16，EMP 5还影响其他线粒体转录物中一些编辑位点的编辑效率。EMP 5功能缺失导致玉米胚胎发生和胚乳发育停滞，但在拟南芥otp 72突变体中没有观察到明显的缺陷表型。我们在此报道EMP 5可以完全互补拟南芥otp 72进行Ararpl 16 -440编辑，并且E结构域不能被破坏以使EMP 5正常发挥功能。一个有趣的发现是，在Col-0中过表达一组截短的EMP 5导致延迟的抽薹表型和较小的植物。一些被截短的EMP 5，如EMP 5-C和EMP 5-D，功能尚不清楚，不再负责Ararpl 16 -440编辑。系统发育分析表明，绝大多数EMP 5同源蛋白的功能可能是保守的，但烟草和茄属植物中没有发现EMP 5同源蛋白，且两种植物中Zmrp 116 -458位点的C到U编辑不再需要。因此，这两个主要的直向同源物可能已经进化出新的功能，并在进化过程中改变为不同的新蛋白质。总之，我们的研究揭示了E结构域对EMP 5的线粒体RNA编辑功能至关重要，并且一组截短的EMP 5蛋白仍然对拟南芥的正常生长发育具有功能，为研究EMP 5蛋白的功能提供了新的思路。
EMP5 and OTP72 are PPR proteins involved in mitochondrial same site RNA editing of rpl16 in maize and Arabidopsis, respectively. Besides rpl16, EMP5 also affects the editing efficiency of some editing sites in other mitochondrial transcripts. Loss of function of EMP5 causes arrested embryogenesis and endosperm development in maize, but no discernable defective phenotype is observed in Arabidopsis otp72 mutant plants. We here report that EMP5 can completely complement Arabidopsis otp72 for Ararpl16-440 editing, and E domain can’t be disrupted for normal function of EMP5. An interesting finding was that overexpression of a set of truncated EMP5s in Col-0 resulted in delayed bolting phenotypes and smaller plants. It seems some truncated EMP5s, such as EMP5-C and EMP5-D, have yet unknown functions, are not responsible for Ararpl16-440 editing any more. The phylogenetic analysis indicated that the functions of most EMP5 orthologs may be conserved, but EMP5 ortholog proteins from Nicotiana and Solanum can’t be found, and the C to U editing of Zmrpl16-458 site was not needed any more in the two species. Therefore, these two primary orthologs maybe already evolve new functions and change to different new proteins during evolutionary history. Overall, our studies revealed that E domain is crucial for mitochondrial RNA editing function of EMP5, and a set of truncated EMP5s still have functions for Arabidopsis normal growth and development, providing new insights into investigating the functions of EMP5 protein.
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