Нативная организация альтернативных НАД(Ф)Н-дегидрогеназ NDA и NDB в митохондриях этиолированных проростков гороха

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Многочисленные биохимические и структурные исследования нативной организации системы окислительного фосфорилирования в митохондриях различных эукариотических организмов убедительно показали, что дыхательные комплексы могут ассоциировать друг с другом с образованием структур более высокого порядка, называемых суперкомплексами. Растительные митохондрии отличаются более сложной организацией дыхательной цепи в связи с присутствием целого ряда альтернативных оксидоредуктаз. Считается, что эти ферменты физически не взаимодействуют с ферментами цитохромного пути. Однако имеющиеся литературные данные, полученные на митохондриях дрожжей, указывают на возможность такой ассоциации. В связи с этим целью исследования явилось изучение нативной организации альтернативных НАД(Ф)Н-дегидрогеназ NDA и NDB в растительных митохондриях. В работе использовали 6-суточные этиолированные проростки гороха. При помощи комбинированного использования методов 2D BN/SDS-PAGE и иммунохимии обнаружено, что в органеллах гороха основная часть популяций альтернативных НАД(Ф)Н-дегидрогеназ NDA и NDB входит в состав надструктур с массами 700, 780 и 900 кДа. Дополнительно NDA детектируется в области 1480 и 1600 кДа, а NDB – 1330, 340 и 100–120 кДа. Анализ субъединичных профилей выявленных ассоциаций и колориметрическая детекция АТФ-азной активности в 1D BN-геле позволяют предположить, что мажорная часть популяций NDA и NDB, идентифицированных при помощи имеющихся антител, связана с АТФ-синтазой и находится в виде гетерогенной популяции АТФ-синтасом с предполагаемым составом NDA2/NDB2Va/b1-2. Остальная часть ферментов, по-видимому, входит в состав суперкомплексов NDA2/NDB2III2IV и NDA2IV1Va2. Физиологическое значение ассоциации альтернативных НАД(Ф)Н-дегидрогеназ с АТФ-синтазой требует дальнейшего изучения.

Об авторах

И. В. Уколова

Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН

Email: irinastupnikova@mail.ru

М. А. Кондакова

Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН

Email: kondakova-marina@mail.ru

Г. Б. Боровский

Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН

Email: borovskii@sifibr.irk.ru

Список литературы

  1. Cogliati S., Cabrera-Alarcón J.L., Enriquez J.A. Regulation and functional role of the electron transport chain supercomplexes // Biochemical Society Transactions. 2021. Vol. 49, no. 6. P. 2655–2668. doi: 10.1042/BST20210460.
  2. Kohler A., Barrientos A., Fontanesi F., Ott M. The functional significance of mitochondrial respiratory chain supercomplexes // EMBO Reports. 2023. Vol. 24, no. 11. P. e57092. doi: 10.15252/embr.202357092.
  3. Kühlbrandt W. Structure and mechanisms of F-type ATP synthases // Annual Review of Biochemistry. 2019. Vol. 88. P. 515–549. doi: 10.1146/annurev-biochem-013118-110903.
  4. Ukolova I.V. The subcompartmented oxphosomic model of the phosphorylating system organization in mitochondria // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. Т. 25. N 7. С. 778–786. doi: 10.18699/VJ21.089. EDN: VRUFFV.
  5. Møller I.M., Rasmusson A.G., Van Aken O. Plant mitochondria – past, present and future // The Plant Journal. 2021. Vol. 108, no. 4. P. 912–959. doi: 10.1111/tpj.15495.
  6. Rasmusson A.G., Geisler D.A., Møller I.M. The multiplicity of dehydrogenases in the electron transport chain of plant mitochondria // Mitochondrion. 2008. Vol. 8, no. 1. P. 47–60. doi: 10.1016/j.mito.2007.10.004.
  7. Sweetman C., Waterman C.D., Rainbird B.M., Smith P.M.C., Jenkins C.D., Day D.A., et al. AtNDB2 is the main external NADH dehydrogenase in mitochondria and is important for tolerance to environmental stress // Plant Physiology. 2019. Vol. 181, no. 2. P. 774–788. doi: 10.1104/pp.19.00877.
  8. Гармаш Е.В. Сигнальные пути регуляции экспрессии генов альтернативной оксидазы растений // Физиология растений. 2022. Т. 69. N 1. С. 3–19. doi: 10.31857/S0015330322010055. EDN: AATESI.
  9. Braun H.-P. The Oxidative Phosphorylation system of the mitochondria in plants // Mitochondrion. 2020. Vol. 53. P. 66–75. doi: 10.1016/j.mito.2020.04.007.
  10. Grandier-Vazeille X., Bathany K., Chaignepain S., Camougrand N., Manon S., Schmitter J.M. Yeast mitochondrial dehydrogenases are associated in a supramolecular complex // Biochemistry. 2001. Vol. 40, no. 33. P. 9758–9769. doi: 10.1021/bi010277r.
  11. Guerrero-Castillo S., Vázquez-Acevedo M., González-Halphen D., Uribe-Carvajal S. In Yarrowia lipolytica mitochondria, the alternative NADH dehydrogenase interacts specifically with the cytochrome complexes of the classic respiratory pathway // Biochimica et Biophysica Acta. 2009. Vol. 1787, no. 2. P. 75–85. doi: 10.1016/j.bbabio.2008.10.008.
  12. Matus-Ortega M.G., Cárdenas-Monroy C.A., Flores-Herrera O., Mendoza-Hernández G., Miranda M., González-Pedrajo B., et al. New complexes containing the internal alternative NADH dehydrogenase (Ndi1) in mitochondria of Saccharomyces cerevisiae // Yeast. 2015. Vol. 32, no. 10. P. 629–641. doi: 10.1002/yea.3086.
  13. Senkler J., Senkler M., Eubel H., Hildebrandt T., Lengwenus C., Schertl P., et al. The mitochondrial complexome of Arabidopsis thaliana // The Plant Journal. 2017. Vol. 89, no. 6. P. 1079–1092. doi: 10.1111/tpj.13448.
  14. Ukolova I.V., Kondakova M.A., Kondratov I.G., Sidorov A.V., Borovskii G.B., Voinikov V.K. New insights into the organisation of the oxidative phosphorylation system in the example of pea shoot mitochondria // Biochimica et Biophysica Acta – Bioenergetics. 2020. Vol. 1861, no. 11. P. 148264. doi: 10.1016/j.bbabio.2020.148264.
  15. Schägger H. Blue-native gels to isolate protein complexes from mitochondria // Methods in Cell Biology. 2001. Vol. 65. P. 231–244. doi: 10.1016/S0091-679X(01)65014-3.
  16. Wittig I., Braun H.-P., Schägger H. Blue native PAGE // Nature Protocols. 2006. Vol. 1, no. 1. P. 418–428. doi: 10.1038/nprot.2006.62.
  17. Sabar M., Balk J., Leaver C.J. Histochemical staining and quantification of plant mitochondrial respiratory chain complexes using blue-native polyacrylamide gel electrophoresis // The Plant Journal. 2005. Vol. 44, no. 5. P. 893–901. doi: 10.1111/j.1365-313X.2005.02577.x.
  18. Svensson A.S., Rasmusson A.G. Light-dependent gene expression for proteins in the respiratory chain of potato leaves // The Plant Journal. 2001. Vol. 28, no. 1. P. 73–82. doi: 10.1046/j.1365-313x.2001.01128.x.
  19. Ukolova I.V., Borovskii G.B. OXPHOS organization and activity in mitochondria of plants with different life strategies // International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24, no. 20. P. 15229. doi: 10.3390/ijms242015229.
  20. Кондакова М.А., Уколова И.В., Боровский Г.Б., Войников В.К. Новые суперкомплексы в системе окислительного фосфорилирования митохондрий проростков гороха Pisum sativum L. // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. Т. 6. N 3. С. 143–146. doi: 10.21285/2227-2925-2016-6-3-143-146. EDN: WZQKGF.
  21. Rasmusson A.G., Agius S.C. Rotenone-insensitive NAD(P)H dehydrogenases in plants: immunodetection and distribution of native proteins in mitochondria // Plant Physiology and Biochemistry. 2001. Vol. 39, no. 12. P. 1057–1066. doi: 10.1016/S0981-9428(01)01334-1.
  22. Antos-Krzeminska N., Jarmuszkiewicz W. Alternative type II NAD(P)H dehydrogenases in the mitochondria of protists and fungi // Protist. 2019. Vol. 170, no. 1. P. 21–37. doi: 10.1016/j.protis.2018.11.001.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».