Diurnal Dynamics in the Biogenesis of Iron-Sulfur Cluster and other Metalloproteins of Plants in Dependence on Cluster Assembly
铁硫簇和植物其他金属蛋白生物合成中依赖于簇组装的昼夜动态
基本信息
- 批准号:311772565
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2016
- 资助国家:德国
- 起止时间:2015-12-31 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The genome of the genetic model plant Arabidopsis thaliana encodes more than 100 proteins that require iron-sulfur (FeS) cluster cofactors for their biological function, for example in photosynthesis, respiration and nucleic acid metabolism. Plants possess three cellular pathways of FeS cluster assembly in chloroplasts, mitochondria and the cytosol, respectively. As sessile organisms, they must efficiently protect the biogenesis of FeS proteins under fluctuating and non-optimal environmental conditions, for example in the presence of reactive oxygen species or an excess of interfering metals. To examine how this is accomplished, we analyze the diurnal dynamics in the biogenesis of FeS-dependent and other metalloproteins in different cellular compartments by using genome-wide translatome sequencing (ribo-seq) as a proxy. This is combined with an analysis of the diurnal dynamics of metal and low-molecular-weight chelator concentrations, sub-cellular metal distribution and enzyme activities of major molybdenum cofactor(Moco-) and FeS-dependent proteins. We compare wild-type plants with plants exhibiting defects in each of the three FeS cluster assembly pathways to reveal a possible dependence on, and regulatory roles of, subcellular FeS cluster assembly for metal homeostasis and metalloprotein biosynthesis. Our results can serve as a basis for future strategies to optimize bioenergy production and agricultural fertilization schemes.
遗传模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组编码了100多种蛋白质,这些蛋白质需要铁硫(FeS)簇辅助因子才能发挥生物学功能,例如光合作用、呼吸作用和核酸代谢。植物有三种FeS聚集的细胞途径,分别在叶绿体、线粒体和细胞质中。作为一种固着生物,它们必须在波动和非最佳环境条件下,例如存在活性氧或过量干扰金属的情况下,有效地保护FeS蛋白的生物发生。为了研究这是如何实现的,我们通过使用全基因组翻译组测序(核糖序列)作为代理,分析了不同细胞区室中fes依赖性和其他金属蛋白的生物发生的昼夜动态。这与金属和低分子量螯合剂浓度、亚细胞金属分布以及主要钼辅助因子(Moco-)和fes依赖蛋白的酶活性的昼夜动态分析相结合。我们比较了野生型植物和在三种FeS集群组装途径中均存在缺陷的植物,以揭示亚细胞FeS集群组装对金属稳态和金属蛋白生物合成的可能依赖和调节作用。我们的研究结果可以为未来优化生物能源生产和农业施肥方案的策略提供基础。
项目成果
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