Published November 23, 2022
| Version v1
Publication
Open
Ascorbate synthesis as an alternative electron source for mitochondrial respiration: Possible implications for the plant performance
Creators
- 1. State University of Norte Fluminense
- 2. Universidad Nacional de La Plata
- 3. Universidade Estadual de Ponta Grossa
- 4. Universidade Federal do Ceará
Description
The molecule vitamin C, in the chemical form of ascorbic acid (AsA), is known to be essential for the metabolism of humans and animals. Humans do not produce AsA, so they depend on plants as a source of vitamin C for their food. The AsA synthesis pathway occurs partially in the cytosol, but the last oxidation step is physically linked to the respiratory chain of plant mitochondria. This oxidation step is catalyzed by l-galactono-1,4-lactone dehydrogenase (l-GalLDH). This enzyme is not considered a limiting step for AsA production; however, it presents a distinguishing characteristic: the l-GalLDH can introduce electrons directly into the respiratory chain through cytochrome c (Cytc) and therefore can be considered an extramitochondrial electron source that bypasses the phosphorylating Complex III. The use of Cytc as electron acceptor has been debated in terms of its need for AsA synthesis, but little has been said in relation to its impact on the functioning of the respiratory chain. This work seeks to offer a new view about the possible changes that result of the link between AsA synthesis and the mitochondrial respiration. We hypothesized that some physiological alterations related to low AsA may be not only explained by the deficiency of this molecule but also by the changes in the respiratory function. We discussed some findings showing that respiratory mutants contained changes in AsA synthesis. Besides, recent works that also indicate that the excessive electron transport via l-GalLDH enzyme may affect other respiratory pathways. We proposed that Cytc reduction by l-GalLDH may be part of an alternative respiratory pathway that is active during AsA synthesis. Also, it is proposed that possible links of this pathway with other pathways of alternative electron transport in plant mitochondria may exist. The review suggests potential implications of this relationship, particularly for situations of stress. We hypothesized that this pathway of alternative electron input would serve as a strategy for adaptation of plant respiration to changing conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
من المعروف أن جزيء فيتامين C، في الشكل الكيميائي لحمض الأسكوربيك (AsA)، ضروري لعملية التمثيل الغذائي للبشر والحيوانات. لا ينتج البشر AsA، لذلك يعتمدون على النباتات كمصدر لفيتامين C في طعامهم. يحدث مسار تخليق AsA جزئيًا في المحلول الخلوي، لكن خطوة الأكسدة الأخيرة مرتبطة جسديًا بسلسلة الجهاز التنفسي للميتوكوندريا النباتية. يتم تحفيز خطوة الأكسدة هذه بواسطة l - galactono -1,4 - lactone dehydrogenase (l - GalLDH). لا يعتبر هذا الإنزيم خطوة مقيدة لإنتاج AsA ؛ ومع ذلك، فإنه يقدم خاصية مميزة: يمكن لـ l - GalLDH إدخال الإلكترونات مباشرة في سلسلة الجهاز التنفسي من خلال السيتوكروم c (Cytc) وبالتالي يمكن اعتباره مصدر إلكترون خارج الميتوكوندريا يتجاوز المركب الفوسفوريلي III. تمت مناقشة استخدام Cytc كمستقبل للإلكترون من حيث حاجته إلى تخليق AsA، ولكن لم يُقال الكثير فيما يتعلق بتأثيره على عمل سلسلة الجهاز التنفسي. يسعى هذا العمل إلى تقديم وجهة نظر جديدة حول التغييرات المحتملة التي تنتج عن الارتباط بين تخليق AsA وتنفس الميتوكوندريا. افترضنا أن بعض التغيرات الفسيولوجية المتعلقة بانخفاض AsA قد لا تفسر فقط بنقص هذا الجزيء ولكن أيضًا بالتغيرات في وظيفة الجهاز التنفسي. ناقشنا بعض النتائج التي تظهر أن طفرات الجهاز التنفسي تحتوي على تغييرات في تخليق AsA. إلى جانب ذلك، فإن الأعمال الحديثة التي تشير أيضًا إلى أن النقل المفرط للإلكترون عبر إنزيم l - GalLDH قد يؤثر على مسارات الجهاز التنفسي الأخرى. اقترحنا أن تقليل الخلايا بواسطة l - GalLDH قد يكون جزءًا من مسار تنفسي بديل نشط أثناء تخليق AsA. كما يُقترح وجود روابط محتملة لهذا المسار مع مسارات أخرى لنقل الإلكترون البديل في الميتوكوندريا النباتية. تشير المراجعة إلى الآثار المحتملة لهذه العلاقة، خاصة بالنسبة لحالات التوتر. افترضنا أن هذا المسار لإدخال الإلكترون البديل سيكون بمثابة استراتيجية لتكييف تنفس النبات مع الظروف المتغيرة.Translated Description (French)
La molécule vitamine C, sous forme chimique d'acide ascorbique (AsA), est connue pour être essentielle au métabolisme de l'homme et de l'animal. Les humains ne produisent pas d'AsA, ils dépendent donc des plantes comme source de vitamine C pour leur nourriture. La voie de synthèse de l'AsA se produit partiellement dans le cytosol, mais la dernière étape d'oxydation est physiquement liée à la chaîne respiratoire des mitochondries des plantes. Cette étape d'oxydation est catalysée par la l-galactono-1,4-lactone déshydrogénase (l-GalLDH). Cette enzyme n'est pas considérée comme une étape limitante pour la production d'AsA ; cependant, elle présente une caractéristique distinctive : la l-GalLDH peut introduire des électrons directement dans la chaîne respiratoire à travers le cytochrome c (Cytc) et peut donc être considérée comme une source d'électrons extramitochondriale qui contourne le complexe III phosphorylant. L'utilisation de Cytc comme accepteur d'électrons a été débattue en termes de besoin de synthèse d'AsA, mais peu a été dit par rapport à son impact sur le fonctionnement de la chaîne respiratoire. Ce travail cherche à offrir un nouveau regard sur les changements possibles qui résultent du lien entre la synthèse de l'AsA et la respiration mitochondriale. Nous avons émis l'hypothèse que certaines altérations physiologiques liées à une faible AAS peuvent s'expliquer non seulement par la déficience de cette molécule mais aussi par les modifications de la fonction respiratoire. Nous avons discuté de certains résultats montrant que les mutants respiratoires contenaient des changements dans la synthèse de l'AsA. En outre, des travaux récents indiquent également que le transport excessif d'électrons via l'enzyme l-GalLDH peut affecter d'autres voies respiratoires. Nous avons proposé que la réduction de Cytc par l-GalLDH puisse faire partie d'une voie respiratoire alternative active lors de la synthèse d'AsA. En outre, il est proposé que des liens possibles de cette voie avec d'autres voies de transport alternatif d'électrons dans les mitochondries végétales puissent exister. L'examen suggère des implications potentielles de cette relation, en particulier pour les situations de stress. Nous avons émis l'hypothèse que cette voie d'entrée d'électrons alternatifs servirait de stratégie d'adaptation de la respiration des plantes à des conditions changeantes.Translated Description (Spanish)
Se sabe que la molécula vitamina C, en forma química de ácido ascórbico (AsA), es esencial para el metabolismo de humanos y animales. Los seres humanos no producen AsA, por lo que dependen de las plantas como fuente de vitamina C para su alimentación. La vía de síntesis de AsA se produce parcialmente en el citosol, pero el último paso de oxidación está físicamente vinculado a la cadena respiratoria de las mitocondrias vegetales. Esta etapa de oxidación está catalizada por la l-galactono-1,4-lactona deshidrogenasa (l-GalLDH). Esta enzima no se considera un paso limitante para la producción de AsA; sin embargo, presenta una característica distintiva: la l-GalLDH puede introducir electrones directamente en la cadena respiratoria a través del citocromo c (Cytc) y, por lo tanto, puede considerarse una fuente de electrones extramitocondriales que evita el complejo fosforilante III. El uso de Cytc como aceptor de electrones se ha debatido en términos de su necesidad de síntesis de AsA, pero poco se ha dicho en relación con su impacto en el funcionamiento de la cadena respiratoria. Este trabajo busca ofrecer una nueva visión sobre los posibles cambios que resultan del vínculo entre la síntesis de AsA y la respiración mitocondrial. Planteamos la hipótesis de que algunas alteraciones fisiológicas relacionadas con la AsA baja pueden explicarse no solo por la deficiencia de esta molécula, sino también por los cambios en la función respiratoria. Discutimos algunos hallazgos que muestran que los mutantes respiratorios contenían cambios en la síntesis de AsA. Además, trabajos recientes que también indican que el transporte excesivo de electrones a través de la enzima l-GalLDH puede afectar a otras vías respiratorias. Propusimos que la reducción de Cytc por l-GalLDH puede ser parte de una vía respiratoria alternativa que está activa durante la síntesis de AsA. Además, se propone que pueden existir posibles enlaces de esta vía con otras vías de transporte alternativo de electrones en las mitocondrias vegetales. La revisión sugiere posibles implicaciones de esta relación, particularmente para situaciones de estrés. Planteamos la hipótesis de que esta vía de entrada de electrones alternativa serviría como una estrategia para la adaptación de la respiración de las plantas a las condiciones cambiantes.Files
pdf.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:41b82f4f44d945e1a37d42c122722eb5
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تخليق الأسكوربات كمصدر إلكتروني بديل لتنفس الميتوكوندريا: الآثار المحتملة على أداء النبات
- Translated title (French)
- La synthèse des ascorbates comme source alternative d'électrons pour la respiration mitochondriale : implications possibles pour la performance de la plante
- Translated title (Spanish)
- Síntesis de ascorbato como fuente alternativa de electrones para la respiración mitocondrial: Posibles implicaciones para el rendimiento de la planta
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4309839631
- DOI
- 10.3389/fpls.2022.987077
References
- https://openalex.org/W1421503985
- https://openalex.org/W1513416624
- https://openalex.org/W1518984850
- https://openalex.org/W1525294807
- https://openalex.org/W187564968
- https://openalex.org/W1934696466
- https://openalex.org/W1965286936
- https://openalex.org/W1969536662
- https://openalex.org/W1973218519
- https://openalex.org/W1974827793
- https://openalex.org/W1976037060
- https://openalex.org/W1981289964
- https://openalex.org/W1981574707
- https://openalex.org/W1981797401
- https://openalex.org/W1981971734
- https://openalex.org/W1984663928
- https://openalex.org/W1987347724
- https://openalex.org/W1993135627
- https://openalex.org/W1993372865
- https://openalex.org/W2003748109
- https://openalex.org/W2004448262
- https://openalex.org/W2007823651
- https://openalex.org/W2013372494
- https://openalex.org/W2015034175
- https://openalex.org/W2021472901
- https://openalex.org/W2023224462
- https://openalex.org/W2023640197
- https://openalex.org/W2034887334
- https://openalex.org/W2041493424
- https://openalex.org/W2042458891
- https://openalex.org/W2044033294
- https://openalex.org/W2047414800
- https://openalex.org/W2048435060
- https://openalex.org/W2049640345
- https://openalex.org/W2051801706
- https://openalex.org/W2054365573
- https://openalex.org/W2055390642
- https://openalex.org/W2056067250
- https://openalex.org/W2057328294
- https://openalex.org/W2062285888
- https://openalex.org/W2071906665
- https://openalex.org/W2075607568
- https://openalex.org/W2079544576
- https://openalex.org/W2080529778
- https://openalex.org/W2086765580
- https://openalex.org/W2087350238
- https://openalex.org/W2089504971
- https://openalex.org/W2096351446
- https://openalex.org/W2097184346
- https://openalex.org/W2099771349
- https://openalex.org/W2099842423
- https://openalex.org/W2100939308
- https://openalex.org/W2100999167
- https://openalex.org/W2102850194
- https://openalex.org/W2105756230
- https://openalex.org/W2106878682
- https://openalex.org/W2108701672
- https://openalex.org/W2108805334
- https://openalex.org/W2109324504
- https://openalex.org/W2120630069
- https://openalex.org/W2122406233
- https://openalex.org/W2126386203
- https://openalex.org/W2128022390
- https://openalex.org/W2128319845
- https://openalex.org/W2128397247
- https://openalex.org/W2128751785
- https://openalex.org/W2130190479
- https://openalex.org/W2130206859
- https://openalex.org/W2130273068
- https://openalex.org/W2131511214
- https://openalex.org/W2131725930
- https://openalex.org/W2133156589
- https://openalex.org/W2134131219
- https://openalex.org/W2134439120
- https://openalex.org/W2137355782
- https://openalex.org/W2138774392
- https://openalex.org/W2140377490
- https://openalex.org/W2141338995
- https://openalex.org/W2146767320
- https://openalex.org/W2147663934
- https://openalex.org/W2151811193
- https://openalex.org/W2151831386
- https://openalex.org/W2154227455
- https://openalex.org/W2155010496
- https://openalex.org/W2158408768
- https://openalex.org/W2159725132
- https://openalex.org/W2159745811
- https://openalex.org/W2164241972
- https://openalex.org/W2167838886
- https://openalex.org/W2169794803
- https://openalex.org/W2169828717
- https://openalex.org/W2232319864
- https://openalex.org/W2336278081
- https://openalex.org/W2346658409
- https://openalex.org/W2514551888
- https://openalex.org/W2766034267
- https://openalex.org/W2778286309
- https://openalex.org/W2791686911
- https://openalex.org/W2850876416
- https://openalex.org/W2887089716
- https://openalex.org/W2952662793
- https://openalex.org/W2968607160
- https://openalex.org/W2970784411
- https://openalex.org/W2978461948
- https://openalex.org/W2986319014
- https://openalex.org/W2989028747
- https://openalex.org/W3000423962
- https://openalex.org/W3005983114
- https://openalex.org/W3015630544
- https://openalex.org/W3016835587
- https://openalex.org/W3032465665
- https://openalex.org/W3035242807
- https://openalex.org/W3103448274
- https://openalex.org/W3108878294
- https://openalex.org/W3125430027
- https://openalex.org/W3169761752
- https://openalex.org/W3174725188
- https://openalex.org/W3199509626
- https://openalex.org/W37621616
- https://openalex.org/W4232274448
- https://openalex.org/W4238298491
- https://openalex.org/W4245545654
- https://openalex.org/W4281563972
- https://openalex.org/W4283446158
- https://openalex.org/W4288479246
- https://openalex.org/W59404125