The molecular mechanism of mitochondrial fission and fusion in higher plants.

高等植物线粒体裂变与融合的分子机制。

基本信息

  • 批准号:
    15208001
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Arabidopsis genome has two similar dynamin-like proteins, DRP3a and DRP3b (76.7% identity). DRP3a is reported to be localized in chloroplasts [Kang et al. (1998) Plant Mol. Biol. 38 : 437], while DRP3b functions in mitochondrial division [Arimura and Tsutsumi (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99 : 5727]. Using GFP fusion proteins, we observed both DRP3a and DRP3b in portions of mitochondria but not in chloroplasts. Furthermore, cells transformed with DRP3a and DRP3b with a defective GTPase domain had normal chloroplasts but elongated mitochondria. These results imply that both DRP3b and DRP3a are involved in the division of plant mitochondria.The balance between mitochondrial fusion and fission influences the reticular shape of mitochondria in yeasts. Little is known about whether mitochondria fusion occurs in plants. Plant mitochondria are usually more numerous and more grain-shaped than animal mitochondria. blast searches of the nuclear and mitochondrial genome sequences of Arabidopsis thaliana did not find any obvious homologue of mitochondrial fusion genes found in animals and yeasts. To determine whether mitochondrial fusion actually occurs in plants, we labeled mitochondria in onion epidermal cells with a mitochondria-targeted, photoconvertible fluorescent protein Kaede and then altered the fluorescence of some of the mitochondria within a cell from green to red. Frequent and transient fusion of red and green mitochondria was demonstrated by the appearance of yellow mitochondria that subsequently redivided. We also show that mitochondrial fission occasionally occurs without an equal distribution of the nucleoid (DNA-protein complex in mitochondria), resulting in the coexistence of mitochondria containing various amounts of DNA within a single cell. The heterogeneity of DNA contents in mitochondria may be overcome by the frequent and transient fusion of mitochondria.
拟南芥基因组有两个类似的动力蛋白样蛋白,DRP 3a和DRP 3b(76.7%的同一性)。据报道DRP 3a定位于叶绿体中[Kang等人(1998)Plant Mol. 38:437],而DRP 3b在线粒体分裂中起作用[Arimura和Tsutsumi(2002)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99:5727]。使用GFP融合蛋白,我们观察到DRP 3a和DRP 3b的线粒体的部分,但在叶绿体中没有。此外,用具有缺陷的GTdR结构域的DRP 3a和DRP 3b转化的细胞具有正常的叶绿体但延长的线粒体。这些结果表明,DRP 3b和DRP 3a都参与了植物线粒体的分裂,线粒体融合和分裂的平衡影响了酵母线粒体的网状形状。关于植物中是否发生线粒体融合,人们知之甚少。植物线粒体通常比动物线粒体数量更多,形状更像颗粒。对拟南芥的核和线粒体基因组序列的blast搜索没有发现在动物和酵母中发现的线粒体融合基因的任何明显同源物。为了确定线粒体融合是否真的发生在植物中,我们用一种以洋葱为靶点的光转换荧光蛋白Kaede标记了洋葱表皮细胞中的线粒体,然后将细胞内一些线粒体的荧光从绿色改变为红色。红色和绿色线粒体的频繁和短暂融合通过随后重新分裂的黄色线粒体的出现来证明。我们还表明,线粒体分裂偶尔会发生,而没有一个平等的分布的类核(DNA-蛋白质复合物在线粒体),导致在一个单一的细胞内含有不同数量的DNA的线粒体的共存。线粒体内DNA含量的不均一性可通过线粒体的频繁而短暂的融合来克服。

项目成果

期刊论文数量(123)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cell cycle function of a rice B2-type cyclin interacting with a B-type cyclin-dependent kinase
  • DOI:
    10.1046/j.1365-313x.2003.01736.x
  • 发表时间:
    2003-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Lee, J;Das, A;Umeda, M
  • 通讯作者:
    Umeda, M
A point mutation of Adh1 gene is involved in the repression of coleoptile elongation under submergence in rice
  • DOI:
    10.1270/jsbbs.56.69
  • 发表时间:
    2006-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Saika, H;Matsumura, H;Nakazono, M
  • 通讯作者:
    Nakazono, M
Kaedeを使って植物ミトコンドリアの融合を観る
使用 Kaede 观察植物线粒体融合
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y.Watanabe;Y.Sano;Asada T.;Funada R.;有村慎一 他
  • 通讯作者:
    有村慎一 他
Verma, DPS., A unified nomenclature for Arabidopsis dynamin-related large GTPases based on homology and possible functions
Verma,DPS.,基于同源性和可能功能的拟南芥动力相关大 GTP 酶的统一命名法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hong;Z.;Bednarek;SY.;Blumwald;E.;Hwang;I.;Jurgens;G.;Menzel;D.;Osteryoung;KW.;Raikhel;NV.;Shinozaki;K.;Tsutsumi;N.;Verma;DPS.
  • 通讯作者:
    DPS.
Involvement of N-terminal region in mitochondrial targeting of rice RPS10 and RPS14 proteins..
N 末端区域参与水稻 RPS10 和 RPS14 蛋白的线粒体靶向。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kubo;N.
  • 通讯作者:
    N.
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