Published March 31, 2011
| Version v1
Publication
Open
Biochemical and Structural Properties of Cyanases from Arabidopsis thaliana and Oryza sativa
Description
Cyanate is toxic to all organisms. Cyanase converts cyanate to CO₂ and NH₃ in a bicarbonate-dependent reaction. The biophysical functions and biochemical characteristics of plant cyanases are poorly studied, although it has been investigated in a variety of proteobacteria, cyanobacteria and fungi. In this study, we characterised plant cyanases from Arabidopsis thaliana and Oryza sativa (AtCYN and OsCYN). Prokaryotic-expressed AtCYN and OsCYN both showed cyanase activity in vitro. Temperature had a similar influence on the activity of both cyanases, but pH had a differential impact on AtCYN and OsCYN activity. Homology modelling provided models of monomers of AtCYN and OsCYN, and a coimmunoprecipitation assay and gel filtration indicated that AtCYN and OsCYN formed homodecamers. The analysis of single-residue mutants of AtCYN indicated that the conserved catalytic residues also contributed to the stability of the homodecamer. KCNO treatment inhibited Arabidopsis germination and early seedling growth. Plants containing AtCYN or OsCYN exhibited resistance to KCNO stress, which demonstrated that one role of cyanases in plants is detoxification. Transcription level of AtCYN was higher in the flower than in other organs of Arabidopsis. AtCYN transcription was not significantly affected by KCNO treatment in Arabidopsis, but was induced by salt stress. This research broadens our knowledge on plant detoxification of cyanate via cyanase.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
السيانيت سام لجميع الكائنات الحية. يحول السياناز السيانيت إلى ثاني أكسيدالكربون وثانيأكسيد النيتروجين في تفاعل يعتمد على البيكربونات. يتم دراسة الوظائف الفيزيائية الحيوية والخصائص الكيميائية الحيوية للسياناز النباتي بشكل ضعيف، على الرغم من أنه تم التحقيق فيها في مجموعة متنوعة من البكتيريا البروتينية والزرقاء والفطريات. في هذه الدراسة، قمنا بتمييز السياناز النباتي من الأرابيدوبسيس ثاليانا والأوريزا ساتيفا (AtCYN و OsCYN). أظهر كل من AtCYN و OsCYN المعبر عن بدائيات النواة نشاط السياناز في المختبر. كان لدرجة الحرارة تأثير مماثل على نشاط كل من السياناز، ولكن درجة الحموضة كان لها تأثير تفاضلي على نشاط AtCYN و OsCYN. قدمت نمذجة التماثل نماذج لمونومرات AtCYN و OsCYN، وأشار اختبار الترسيب المناعي والترشيح الهلامي إلى أن AtCYN و OsCYN شكلا أجهزة تصوير متجانسة. أشار تحليل طفرات البقايا المفردة لـ AtCYN إلى أن البقايا الحفازة المحفوظة ساهمت أيضًا في استقرار الكاميرا المنزلية. أدى علاج KCNO إلى تثبيط إنبات الأرابيدوبسيس ونمو الشتلات المبكر. أظهرت النباتات التي تحتوي على AtCYN أو OsCYN مقاومة لإجهاد KCNO، مما يدل على أن أحد أدوار السياناز في النباتات هو إزالة السموم. كان مستوى النسخ من AtCYN أعلى في الزهرة منه في الأعضاء الأخرى من أرابيدوبسيس. لم يتأثر نسخ AtCYN بشكل كبير بعلاج KCNO في أرابيدوبسيس، ولكنه كان ناتجًا عن إجهاد الملح. يوسع هذا البحث معرفتنا حول إزالة السموم من السيانيت عن طريق السياناز.Translated Description (French)
Le cyanate est toxique pour tous les organismes. La cyanase convertit le cyanate en CO₂ et NH₃ dans une réaction dépendante du bicarbonate. Les fonctions biophysiques et les caractéristiques biochimiques des cyanases végétales sont peu étudiées, bien qu'elles aient été étudiées dans une variété de protéobactéries, de cyanobactéries et de champignons. Dans cette étude, nous avons caractérisé les cyanases végétales d'Arabidopsis thaliana et d'Oryza sativa (AtCYN et OsCYN). AtCYN et OsCYN exprimés par procaryote ont tous deux montré une activité cyanase in vitro. La température a eu une influence similaire sur l'activité des deux cyanases, mais le pH a eu un impact différentiel sur l'activité de l'AtCYN et de l'OsCYN. La modélisation d'homologie a fourni des modèles de monomères d'AtCYN et d'OsCYN, et un test de co-immunoprécipitation et une filtration sur gel ont indiqué que AtCYN et OsCYN formaient des homodécamères. L'analyse des mutants à un seul résidu d'AtCYN a indiqué que les résidus catalytiques conservés contribuaient également à la stabilité de l'homodécamère. Le traitement par KCNO a inhibé la germination de l'Arabidopsis et la croissance précoce des semis. Les plantes contenant AtCYN ou OsCYN ont montré une résistance au stress KCNO, ce qui a démontré qu'un rôle des cyanases dans les plantes est la détoxification. Le niveau de transcription d'AtCYN était plus élevé dans la fleur que dans les autres organes d'Arabidopsis. La transcription d'AtCYN n'a pas été significativement affectée par le traitement par KCNO chez Arabidopsis, mais a été induite par le stress salin. Cette recherche élargit nos connaissances sur la détoxification végétale du cyanate via la cyanase.Translated Description (Spanish)
El cianato es tóxico para todos los organismos. La cianasa convierte el cianato en CO₂ y NH₃ en una reacción dependiente de bicarbonato. Las funciones biofísicas y las características bioquímicas de las cianasas vegetales están poco estudiadas, aunque se ha investigado en una variedad de proteobacterias, cianobacterias y hongos. En este estudio, caracterizamos las cianasas vegetales de Arabidopsis thaliana y Oryza sativa (AtCYN y OsCYN). Tanto AtCYN como OsCYN expresados en procariotas mostraron actividad de cianasa in vitro. La temperatura tuvo una influencia similar en la actividad de ambas cianasas, pero el pH tuvo un impacto diferencial en la actividad de AtCYN y OsCYN. El modelado de homología proporcionó modelos de monómeros de AtCYN y OsCYN, y un ensayo de coinmunoprecipitación y filtración en gel indicaron que AtCYN y OsCYN formaron homodecámeros. El análisis de mutantes de un solo residuo de AtCYN indicó que los residuos catalíticos conservados también contribuyeron a la estabilidad del homodecámero. El tratamiento con KCNO inhibió la germinación de Arabidopsis y el crecimiento temprano de las plántulas. Las plantas que contienen AtCYN u OsCYN mostraron resistencia al estrés de KCNO, lo que demostró que una función de las cianasas en las plantas es la desintoxicación. El nivel de transcripción de AtCYN fue mayor en la flor que en otros órganos de Arabidopsis. La transcripción de AtCYN no se vio afectada significativamente por el tratamiento con KCNO en Arabidopsis, pero fue inducida por el estrés salino. Esta investigación amplía nuestro conocimiento sobre la desintoxicación vegetal del cianato a través de la cianasa.Files
journal.pone.0018300&type=printable.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f5540ee83360362b950741b6915a3e55
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الخصائص الكيميائية الحيوية والهيكلية للسياناز من أرابيدوبسيس ثاليانا وأوريزا ساتيفا
- Translated title (French)
- Propriétés biochimiques et structurelles des cyanases d'Arabidopsis thaliana et d'Oryza sativa
- Translated title (Spanish)
- Propiedades bioquímicas y estructurales de las cianasas de Arabidopsis thaliana y Oryza sativa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2043473243
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0018300
References
- https://openalex.org/W1504142745
- https://openalex.org/W1562338124
- https://openalex.org/W1589329065
- https://openalex.org/W1627698625
- https://openalex.org/W1689579068
- https://openalex.org/W1813995772
- https://openalex.org/W1958797264
- https://openalex.org/W1968782710
- https://openalex.org/W1969802849
- https://openalex.org/W1978125499
- https://openalex.org/W1990879339
- https://openalex.org/W1996363734
- https://openalex.org/W2000412407
- https://openalex.org/W2002236015
- https://openalex.org/W2013853696
- https://openalex.org/W2014246517
- https://openalex.org/W2023380421
- https://openalex.org/W2024667768
- https://openalex.org/W2033407764
- https://openalex.org/W2034930494
- https://openalex.org/W2036571172
- https://openalex.org/W2060256992
- https://openalex.org/W2064612175
- https://openalex.org/W2065071678
- https://openalex.org/W2068029380
- https://openalex.org/W2071040486
- https://openalex.org/W2073698389
- https://openalex.org/W2074308865
- https://openalex.org/W2086467094
- https://openalex.org/W2087692234
- https://openalex.org/W2094409592
- https://openalex.org/W2097382368
- https://openalex.org/W2097808091
- https://openalex.org/W2098446376
- https://openalex.org/W2099701147
- https://openalex.org/W2100353092
- https://openalex.org/W2102598137
- https://openalex.org/W2103488915
- https://openalex.org/W2105666294
- https://openalex.org/W2108244474
- https://openalex.org/W2116122104
- https://openalex.org/W2119657966
- https://openalex.org/W2133270902
- https://openalex.org/W2136119062
- https://openalex.org/W2145903715
- https://openalex.org/W2147116085
- https://openalex.org/W2150297520
- https://openalex.org/W2152301430
- https://openalex.org/W2152622447
- https://openalex.org/W2152662518
- https://openalex.org/W2158714788
- https://openalex.org/W2163121229
- https://openalex.org/W239369911