1. Dynamics of the localization of the plastid terminal oxidase PTOX inside the chloroplast
- Author
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Elodie Marcon, Lucas Moyet, Susanne Bolte, Anja Krieger-Liszkay, Mélanie Jaunario, Marie-Thérèse Paternostre, Marcel Kuntz, Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Mécanismes régulateurs chez les organismes photosynthétiques (MROP), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dynamique du protéome et biogenèse du chloroplaste (ChloroGenesis), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Interactions et mécanismes d’assemblage des protéines et des peptides (IMAPP), ANR-17-EURE-0003Region Ile-de-France, Sorbonne-University Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), and ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010)
- Subjects
0106 biological sciences ,liposomes ,Chloroplasts ,plastid terminal oxidase ,Physiology ,alternative electron transport ,Arabidopsis ,membrane association ,Plant Science ,confocal microscopy ,01 natural sciences ,Plastid terminal oxidase ,Green fluorescent protein ,Electron Transport ,03 medical and health sciences ,chloroplast ,Oxidoreductase ,[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,Photosynthesis ,030304 developmental biology ,chemistry.chemical_classification ,0303 health sciences ,Chemiosmosis ,food and beverages ,Chlororespiration ,[SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics ,Electron transport chain ,Chloroplast ,chemistry ,Thylakoid ,Biophysics ,Oxidoreductases ,010606 plant biology & botany - Abstract
The plastid terminal oxidase (PTOX) is a plastohydroquinone:oxygen oxidoreductase that shares structural similarities with alternative oxidases (AOXs). Multiple roles have been attributed to PTOX, such as involvement in carotene desaturation, a safety valve function, participation in the processes of chlororespiration, and setting the redox poise for cyclic electron transport. PTOX activity has been previously shown to depend on its localization at the thylakoid membrane. Here we investigate the dynamics of PTOX localization dependent on the proton motive force. Infiltrating illuminated leaves with uncouplers led to a partial dissociation of PTOX from the thylakoid membrane. In vitro reconstitution experiments showed that the attachment of purified recombinant maltose-binding protein (MBP)–OsPTOX to liposomes and isolated thylakoid membranes was strongest at slightly alkaline pH values in the presence of lower millimolar concentrations of KCl or MgCl2. In Arabidopsis thaliana overexpressing green fluorescent protein (GFP)–PTOX, confocal microscopy images showed that PTOX formed distinct spots in chloroplasts of dark-adapted or uncoupler-treated leaves, while the protein was more equally distributed in a network-like structure in the light. We propose a dynamic PTOX association with the thylakoid membrane depending on the presence of a proton motive force.
- Published
- 2020
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