ムーンライティングシロイヌナズナモリブデン酸トランスポーター 2 ファミリーと GSH

Jul 17, 2023

Communications Biology volume 6、記事番号: 801 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

モリブデン (Mo) は植物にとって必須の微量栄養素であり、モリブデン補因子 (Moco) の有効成分として機能します。 硝酸同化やアブシジン酸生合成などの中心的な代謝プロセスは、Moco 依存性酵素に依存しています。 シロイヌナズナではモリブデン酸輸送タンパク質（MOT1）のファミリーが現在までに知られているが、モリブデン酸塩の恒常性は不明のままであった。 今回我々は、モリブデン酸塩の分布と利用において重要な役割を果たしているモリブデン酸塩トランスポーターの第二ファミリー（MOT2）を報告する。 KO 表現型分析、細胞および器官特異的な局在、タンパク質間相互作用を介した Moco 生合成酵素との関連は、葉および生殖器官におけるモリブデン酸塩の細胞輸入への関与を示唆しています。 さらに、グルタチオン-モリブデン酸錯体を検出し、空胞貯蔵がどのように維持されるかを明らかにしました。 最近、MOT2 ファミリーについて推定上のゴルジ S-アデノシル-メチオニン輸送機能が報告されました。 ここでは、モリブデン酸輸送の明確な証拠が酵母系で見つかったため、我々は月明かり機能を提案します。 MOT2 ファミリーの特徴付けとグルタチオン - モリブデン酸塩複合体の検出により、植物全体でのモリブデン酸塩の仕組みが明らかになりました。

Moco 生合成は、planta1 の基本代謝経路の重要な要素である Moco 依存性酵素 (Moco 酵素) の機能にとって重要です。 4 段階のプロセスには 6 つの酵素が関与しており、生命界のすべてで保存されています2。 モリブドプテリンへのモリブデン酸塩の挿入は、多酵素複合体で作用するモリブデン挿入酵素 Cnx1 (硝酸還元酵素およびキサンチンデヒドロゲナーゼ 1 の補因子) によって維持されます3。 Moco のキーユーザーである硝酸レダクターゼ (NR) は、硝酸同化の最初のステップを触媒します4。 モコ酵素は、とりわけ、アブシジン酸アルデヒドオキシダーゼ (AAO) によるアブシジン酸 (ABA) 生合成 5 と亜硫酸オキシダーゼ 6 による亜硫酸解毒に関与しています。

モリブデン酸塩 (MoO42-) の効率的な吸収と土壌から細胞への分布は植物の Moco 生合成に不可欠であり、特殊なモリブデン酸塩トランスポーター (MOT) タンパク質によって維持されます7。 2 つの独立した MOT ファミリーが存在すると考えられています 8,9 が、これまでに特徴づけられているのは、Moco 生合成において異なる生理学的役割を果たしている MOT1 ファミリーのメンバーだけです 7。

MOT1.1 (以前は MOT17 として知られていました; AT2G25680) は、高親和性モリブデン酸輸送活性 (Km 20 nM) を持つ原形質膜 (PM) タンパク質であり 10、根で最も顕著に産生されます 11。 したがって、MOT1.1 は土壌からの根茎モリブデン酸インポーターとして機能しますが、葉細胞の輸入や Moco 生合成複合体へのモリブデン酸送達には関与していません 7。 非常に関連性が高く、液胞体に局在する MOT1.2 (以前は MOT27; AT1G80310) 12 として知られており、MOT1 ファミリーの 2 番目のメンバーです。 Cnx17との直接相互作用により、貯蔵されたモリブデン酸塩の液胞からの放出を制御します。

MOT1 ファミリーメンバーの機能が報告されているにもかかわらず、植物におけるモリブデン酸塩の恒常性を完全に理解するには、(i) モリブデン酸塩がどのようにして葉や種子の細胞に入るのか、および (ii) モリブデン酸塩がどのように液胞に移入されるのかという 2 つの機構が不明のままでした。 2 番目の MOT ファミリーのメンバーがこれらのタスクを維持する可能性があると考えられます。

独立した無関係な MOT2 ファミリーは、Chlamydomonas reinhardtii で最初に発見されました 8。 CrMOT2 は、酵母中で異種生産された場合、高親和性モリブデン酸取り込み活性 (Km 550 nM) を示しました。 遺伝子のオルソログは、動物 8 やイネのような高等植物 13 を含むほとんどの真核生物に存在します。 シロイヌナズナ (A. thaliana) には 3 つの MOT2 ファミリー メンバーが存在すると仮定されていますが 8,9、このファミリーの MOT 機能はまだ証明されていません 9,14。

最近、シロイヌナズナのMOT2ファミリーは、正確な細胞壁生合成に必要な多糖メチル化のための推定S-アデノシルメチオニン（SAM）ゴルジ輸入機能と関連していることが判明した14。