umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
PAPP5 is involved in the tetrapyrrole mediated plastid signalling during chloroplast development
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Visa övriga samt affilieringar
2013 (Engelska)Ingår i: PLoS ONE, ISSN 1932-6203, E-ISSN 1932-6203, Vol. 8, nr 3, artikel-id e60305Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

The initiation of chloroplast development in the light is dependent on nuclear encoded components. The nuclear genes encoding key components in the photosynthetic machinery are regulated by signals originating in the plastids. These plastid signals play an essential role in the regulation of photosynthesis associated nuclear genes (PhANGs) when proplastids develop into chloroplasts. One of the plastid signals is linked to the tetrapyrrole biosynthesis and accumulation of the intermediates the Mg-ProtoIX and its methyl ester Mg-ProtoIX-ME. Phytochrome-Associated Protein Phosphatase 5 (PAPP5) was isolated in a previous study as a putative Mg-ProtoIX interacting protein. In order to elucidate if there is a biological link between PAPP5 and the tetrapyrrole mediated signal we generated double mutants between the Arabidopsis papp5 and the crd mutants. The crd mutant over-accumulates Mg-ProtoIX and Mg-ProtoIX-ME and the tetrapyrrole accumulation triggers retrograde signalling. The crd mutant exhibits repression of PhANG expression, altered chloroplast morphology and a pale phenotype. However, in the papp5crd double mutant, the crd phenotype is restored and papp5crd accumulated wild type levels of chlorophyll, developed proper chloroplasts and showed normal induction of PhANG expression in response to light. Tetrapyrrole feeding experiments showed that PAPP5 is required to respond correctly to accumulation of tetrapyrroles in the cell and that PAPP5 is most likely a component in the plastid signalling pathway down stream of the tetrapyrrole Mg-ProtoIX/Mg-ProtoIX-ME. Inhibition of phosphatase activity phenocopied the papp5crd phenotype in the crd single mutant demonstrating that PAPP5 phosphatase activity is essential to mediate the retrograde signal and to suppress PhANG expression in the crd mutant. Thus, our results suggest that PAPP5 receives an inbalance in the tetrapyrrole biosynthesis through the accumulation of Mg-ProtoIX and acts as a negative regulator of PhANG expression during chloroplast biogenesis and development.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2013. Vol. 8, nr 3, artikel-id e60305
Nationell ämneskategori
Växtbioteknologi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-71099DOI: 10.1371/journal.pone.0060305ISI: 000317263900068OAI: oai:DiVA.org:umu-71099DiVA, id: diva2:627596
Tillgänglig från: 2013-06-12 Skapad: 2013-05-20 Senast uppdaterad: 2018-06-08Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Get in tune: chloroplast and nucleus harmony
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Get in tune: chloroplast and nucleus harmony
2014 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Alternativ titel[sv]
I samklang : harmoni mellan cellens kloroplaster och kärna
Abstract [en]

Photosynthetic eukaryots emerged as a result of several billion years of evolution between proeukaryotic cell and ancestral cyanobacteria that formed modern chloroplasts. The symbiotic relationship led to significant rearrangements in the genomes of the plastid and the nucleus: as many as 90 % of all the plastid genes were transferred to the nucleus. The gene transfer has been accompanied by the development of sophisticated regulatory signaling networks originating in the organelle (retrograde) and in the nucleus (anterograde) that coordinate development of the plastid and ensure adequate cell responses to stress signals. In this thesis I have demonstrated that transcriptional activity of PEP in the chloroplast is essential for proper embryo and seedling development in Arabidopsis thaliana. The function of PEP is dependent on the nuclear encoded PEPassociated factor PRIN2 that is able to sense the redox status of the plastid during seedling development and different stress. In response to the plastid status PRIN2 modulates the transcription activity of the PEP enzyme complex. We further established that PRIN2, as an essential component for full PEP activity, is also required to emit the Plastid Gene Expression (PGE) retrograde signal to regulate the Photosynthesis-Associated Nuclear Genes (PhANG) in the nucleus during early seedling growth via GUN1. On the other hand, regulation of PhANG expression during the High Light (HL) conditions requires functional PRIN2 and PEP activity but is GUN1-independent. Another retrograde signal produced by the developing chloroplast is associated with the tetrapyrrole biosynthesis pathway. We have established that accumulation of the chlorophyll intermediate MgProtoIX-ME in the crd mutant triggers repression of the PhANG expression, and this negative signal is mediated by a cytoplasmic protein complex containing the PAPP5 phosphatase. The nuclear targets that receive the tetrapyrrole mediated signal are GLK1 and GLK2 transcription factors that control the PhANG expression and the expression of the enzymes involved in the biosynthesis of chlorophyll.

Abstract [sv]

Fotosyntetiserande eukaryoter uppstod från en endosymbiotisk interaktion under några miljarder år mellan en ur-eukaryot och kloroplastens förfader, den prokaryota cyanobakterien. Den symbiotiska händelsen ledde till att kloroplastens och kärnans genom blev väsentligt förändrade. Så småningom överförde kloroplasten så många som 90 % av dess gener till cellkärnan. För att koordinera genutrycket från de två genomen utvecklade växtcellen ett sofistikerat signalsystemen som inkluderar: plastid-kärn (retrograd) och kärn-plastid (anterograd) signalering som styr kloroplastens utveckling och förmåga att anpassa sig till stressförhållanden. Den här avhandlingen beskriver kloroplastens maskineri för genuttryck (PEP) som en nödvändig komponent för embryo- och växtutvecklingen hos Arabidopsis thaliana. PEP funktionen är beroende av det kärnkodade kloroplastproteinet PRIN2 som är associerat med PEP. PRIN2 mottar redox signaler från plastiden och förändrar genuttrycksaktivitet under kloroplastens utvecklingen eller under olika stressförhållanden. Jag visar dessutom att PRIN2 spelar en viktig roll i överföring av kloroplastens signal som kommunicerar genuttrycksaktivitet (PGE) via GUN1 till kärnan där den styr uttryck av de kärnkodade fotosyntetesgenerna (PhANG). Under högljus stressförhållanden styrs dock PhANG-uttrycket av signaler som uppstår från PEP-aktivitet och PRIN2 men som är oberoende av GUN1. Vidare finns det en annan retrograd signal som har sitt ursprung i biosyntesen av tetrapyrroler. Jag har visat att ackumuleringen av tetrapyrrolen MgProtoIX-ME i crd-mutanten framkallar nedreglering av PhANG-uttryck genom interaktion med ett fosfatas (PAPP5) i cytosolen. GLK1 and GLK2 är två transkriptionsfaktorer som tar emot den tetrapyrrole-medierade signalen i sin tur styr biosyntes av chlorofyll och PhANG uttryck.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå: Umeå University, 2014. s. 87
Nyckelord
Arabidopsis thaliana, chloroplast, development, gene expression
Nationell ämneskategori
Biokemi och molekylärbiologi Utvecklingsbiologi Annan biologi
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-96171 (URN)978-91-7601-172-0 (ISBN)
Disputation
2014-12-03, KBC-huset, Stora hörsalen, KB3B1, Umeå, 13:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2014-11-12 Skapad: 2014-11-11 Senast uppdaterad: 2018-06-07Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(1183 kB)454 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 1183 kBChecksumma SHA-512
7bca05b9d818087c9a496086bba499e3edff7f407f7612933fd64a396cfdd2f0c8adf9189a58231cd8cb79c7e20ab730a11bf5ddba855f780b9c3fb072386aa9
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltext

Personposter BETA

Kremnev, DmitryStrand, Åsa

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Kremnev, DmitryStrand, Åsa
Av organisationen
Institutionen för fysiologisk botanikUmeå Plant Science Centre (UPSC)
I samma tidskrift
PLoS ONE
Växtbioteknologi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 454 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 1267 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf