Characterization of a Nitric Oxide Synthase from the Plant Kingdom: NO Generation from the Green Alga Ostreococcus tauri Is Light Irradiance and Growth Phase Dependent

The search for a nitric oxide synthase (NOS) sequence in the plant kingdom yielded two sequences from the recently published genomes of two green algae species of the Ostreococcus genus, O. tauri and O. lucimarinus. In this study, we characterized the sequence, protein structure, phylogeny, biochemistry, and expression of NOS from O. tauri. The amino acid sequence of O. tauri NOS was found to be 45% similar to that of human NOS. Folding assignment methods showed that O. tauri NOS can fold as the human endothelial NOS isoform. Phylogenetic analysis revealed that O. tauri NOS clusters together with putative NOS sequences of a Synechoccocus sp strain and Physarum polycephalum. This cluster appears as an outgroup of NOS representatives from metazoa. Purified recombinant O. tauri NOS has a Km for the substrate L-Arg of 12 ± 5 μM. Escherichia coli cells expressing recombinant O. tauri NOS have increased levels of NO and cell viability. O. tauri cultures in the exponential growth phase produce 3-fold more NOS-dependent NO than do those in the stationary phase. In O. tauri, NO production increases in high intensity light irradiation and upon addition of L-Arg, suggesting a link between NOS activity and microalgal physiology. Fil: Foresi, Noelia Pamela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biologicas; Argentina Fil: Correa Aragunde, Maria Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biologicas; Argentina Fil: Parisi, Gustavo Daniel. Universidad Nacional de Quilmes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Caló, Gonzalo Federico. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas. Centro de Estudios de Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Salerno, Graciela Lidia. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas. Centro de Estudios de Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Lamattina, Lorenzo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Cs.exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biologicas; Argentina