Published December 18, 2015
| Version v1
Publication
Open
The Arabidopsis COX11 Homolog is Essential for Cytochrome c Oxidase Activity
- 1. TU Dresden
- 2. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 4. National University of the Littoral
Description
Members of the ubiquitous COX11 (cytochrome c oxidase 11) protein family are involved in copper delivery to the COX complex. In this work, we characterize the Arabidopsis thaliana COX11 homolog (encoded by locus At1g02410). Western blot analyses and confocal microscopy identified Arabidopsis COX11 as an integral mitochondrial protein. Despite sharing high sequence and structural similarities, the Arabidopsis COX11 is not able to functionally replace the Saccharomyces cerevisiae COX11 homolog. Nevertheless, further analysis confirmed the hypothesis that Arabidopsis COX11 is essential for COX activity. Disturbance of COX11 expression through knockdown (KD) or overexpression (OE) affected COX activity. In KD lines, the activity was reduced by ~50%, resulting in root growth inhibition, smaller rosettes and leaf curling. In OE lines, the reduction was less pronounced (~80% of the wild type), still resulting in root growth inhibition. Additionally, pollen germination was impaired in COX11 KD and OE plants. This effect on pollen germination can only partially be attributed to COX deficiency and may indicate a possible auxiliary role of COX11 in ROS metabolism. In agreement with its role in energy production, the COX11 promoter is highly active in cells and tissues with high-energy demand for example shoot and root meristems or vascular tissues of source and sink organs. In COX11 KD lines, the expression of the plasma-membrane copper transporter COPT2 and of several copper chaperones was upregulated, indicative of a retrograde signaling pathway pertinent to copper homeostasis. Based on our data, we postulate that COX11 is a mitochondrial chaperone, which plays an important role for plant growth and pollen germination as essential COX complex assembly factor.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يشارك أعضاء عائلة بروتين COX11 (السيتوكروم سي أوكسيديز 11) المنتشرة في كل مكان في توصيل النحاس إلى مركب كوكس. في هذا العمل، نميز متجانس Arabidopsis thaliana COX11 (مشفر بواسطة LOCUS At1g02410). حددت تحليلات البقع الغربية والمجهر متحد البؤر أرابيودوبسيس COX11 كبروتين متقدري متكامل. على الرغم من وجود تسلسل عالٍ وتشابه هيكلي، إلا أن Arabidopsis COX11 غير قادر على استبدال متجانس Saccharomyces cerevisiae COX11 وظيفيًا. ومع ذلك، أكد المزيد من التحليل الفرضية القائلة بأن ARABIDOPSIS COX11 ضروري لنشاط COX. أثر اضطراب تعبير COX11 من خلال الضربة القاضية (KD) أو التعبير المفرط (OE) على نشاط COX. في خطوط KD، تم تقليل النشاط بنسبة ~50 ٪، مما أدى إلى تثبيط نمو الجذر، والورود الأصغر وتجعيد الأوراق. في خطوط المعدات الأصلية، كان الانخفاض أقل وضوحًا (~80 ٪ من النوع البري)، مما أدى إلى تثبيط نمو الجذر. بالإضافة إلى ذلك، تم إضعاف إنبات حبوب اللقاح في محطات COX11 KD و OE. يمكن أن يعزى هذا التأثير على إنبات حبوب اللقاح جزئيًا فقط إلى نقص كوكس وقد يشير إلى دور مساعد محتمل لـ COX11 في استقلاب ROS. بالاتفاق مع دوره في إنتاج الطاقة، فإن محفز COX11 نشط للغاية في الخلايا والأنسجة ذات الطلب العالي على الطاقة، على سبيل المثال اللقطات والجذور أو الأنسجة الوعائية للأعضاء المصدر والمغسلة. في خطوط COX11 KD، تم رفع مستوى التعبير عن ناقل النحاس بغشاء البلازما COPT2 والعديد من مرافق النحاس، مما يشير إلى مسار إشارة رجعي ذي صلة بالتوازن النحاسي. استنادًا إلى بياناتنا، نفترض أن COX11 هو مرافقة للميتوكوندريا، والتي تلعب دورًا مهمًا في نمو النبات وإنبات حبوب اللقاح كعامل تجميع معقد أساسي لـ COX.Translated Description (French)
Les membres de la famille omniprésente des protéines COX11 (cytochrome c oxydase 11) sont impliqués dans l'apport de cuivre au complexe de COX. Dans ce travail, nous caractérisons l'homologue COX11 d'Arabidopsis thaliana (codé par le locus At1g02410). Les analyses par Western blot et la microscopie confocale ont identifié Arabidopsis COX11 comme une protéine mitochondriale intégrale. Malgré le partage de séquences élevées et de similitudes structurelles, l'Arabidopsis COX11 n'est pas en mesure de remplacer fonctionnellement l'homologue de Saccharomyces cerevisiae COX11. Néanmoins, une analyse plus approfondie a confirmé l'hypothèse selon laquelle Arabidopsis COX11 est essentiel pour l'activité de COX. La perturbation de l'expression de la COX11 par renversement (KD) ou surexpression (OE) A affecté l'activité de la COX. Dans les lignées KD, l'activité a été réduite d'environ50%, entraînant une inhibition de la croissance des racines, des rosettes plus petites et un frisage des feuilles. Dans les lignées OE, la réduction était moins prononcée (~80% du type sauvage), entraînant toujours une inhibition de la croissance racinaire. De plus, la germination du pollen était altérée chez les plantes COX11 KD et OE. Cet effet sur la germination du pollen ne peut être que partiellement attribué à une carence en COX et peut indiquer un rôle auxiliaire possible de la COX11 dans le métabolisme des ROS. En accord avec son rôle dans la production d'énergie, le promoteur COX11 est très actif dans les cellules et les tissus à forte demande énergétique, par exemple les méristèmes des pousses et des racines ou les tissus vasculaires des organes sources et puits. Dans les lignées COX11 KD, l'expression du transporteur de cuivre à membrane plasmique COPT2 et de plusieurs chaperons de cuivre a été régulée à la hausse, indiquant une voie de signalisation rétrograde pertinente pour l'homéostasie du cuivre. Sur la base de nos données, nous postulons que COX11 est un chaperon mitochondrial, qui joue un rôle important pour la croissance des plantes et la germination du pollen en tant que facteur d'assemblage essentiel du complexe de COX.Translated Description (Spanish)
Los miembros de la omnipresente familia de proteínas COX11 (citocromo c oxidasa 11) participan en el suministro de cobre al complejo de COX. En este trabajo, caracterizamos el homólogo COX11 de Arabidopsis thaliana (codificado por el locus At1g02410). Los análisis de transferencia Western y la microscopía confocal identificaron a Arabidopsis COX11 como una proteína mitocondrial integral. A pesar de compartir altas similitudes de secuencia y estructurales, la COX11 de Arabidopsis no es capaz de reemplazar funcionalmente al homólogo de COX11 de Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, un análisis adicional confirmó la hipótesis de que la COX11 de Arabidopsis es esencial para la actividad de COX. La alteración de la expresión de COX11 a través de la atenuación (KD) o la sobreexpresión (OE) afectó la actividad de COX. En las líneas KD, la actividad se redujo en ~50%, lo que resultó en la inhibición del crecimiento de las raíces, rosetas más pequeñas y rizado de las hojas. En las líneas OE, la reducción fue menos pronunciada (~80% del tipo salvaje), lo que aún resultó en la inhibición del crecimiento de la raíz. Además, la germinación del polen se vio afectada en las plantas COX11 KD y OE. Este efecto sobre la germinación del polen solo se puede atribuir parcialmente a la deficiencia de COX y puede indicar un posible papel auxiliar de COX11 en el metabolismo de ROS. De acuerdo con su papel en la producción de energía, el promotor COX11 es altamente activo en células y tejidos con alta demanda de energía, por ejemplo, meristemas de brotes y raíces o tejidos vasculares de órganos de origen y destino. En las líneas COX11 KD, la expresión del transportador de cobre de membrana plasmática COPT2 y de varias chaperonas de cobre se reguló al alza, lo que indica una vía de señalización retrógrada pertinente a la homeostasis del cobre. Con base en nuestros datos, postulamos que la COX11 es una chaperona mitocondrial, que desempeña un papel importante para el crecimiento de las plantas y la germinación del polen como factor esencial de ensamblaje del complejo de COX.Files
pdf.pdf
Files
(7.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3c5d386aebf9edb391f6fa75fb7e4556
|
7.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المتجانس ARABIDOPSIS COX11 ضروري لنشاط أكسيديز السيتوكروم c
- Translated title (French)
- L'homologue Arabidopsis COX11 est essentiel pour l'activité de la cytochrome c oxydase
- Translated title (Spanish)
- El homólogo de COX11 de Arabidopsis es esencial para la actividad de la citocromo c oxidasa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2258328145
- DOI
- 10.3389/fpls.2015.01091
References
- https://openalex.org/W1478988028
- https://openalex.org/W1484408101
- https://openalex.org/W167354932
- https://openalex.org/W1838477969
- https://openalex.org/W1941814390
- https://openalex.org/W1967090269
- https://openalex.org/W1968034899
- https://openalex.org/W1979008056
- https://openalex.org/W1979619822
- https://openalex.org/W1980400357
- https://openalex.org/W1981797401
- https://openalex.org/W1984437763
- https://openalex.org/W1984533286
- https://openalex.org/W1991020250
- https://openalex.org/W1991925518
- https://openalex.org/W1996098814
- https://openalex.org/W2003842357
- https://openalex.org/W2006546995
- https://openalex.org/W2008984851
- https://openalex.org/W2012560500
- https://openalex.org/W2017703237
- https://openalex.org/W2018282435
- https://openalex.org/W2026025289
- https://openalex.org/W2026371625
- https://openalex.org/W2028792556
- https://openalex.org/W2032470306
- https://openalex.org/W2032559663
- https://openalex.org/W2035413983
- https://openalex.org/W2038591876
- https://openalex.org/W2039168627
- https://openalex.org/W2039750785
- https://openalex.org/W2039877614
- https://openalex.org/W2044501814
- https://openalex.org/W2045962803
- https://openalex.org/W2056932327
- https://openalex.org/W2068115362
- https://openalex.org/W2073082596
- https://openalex.org/W2077384376
- https://openalex.org/W2085101416
- https://openalex.org/W2087813537
- https://openalex.org/W2098115340
- https://openalex.org/W2099342354
- https://openalex.org/W2099419872
- https://openalex.org/W2101773569
- https://openalex.org/W2108283807
- https://openalex.org/W2113972110
- https://openalex.org/W2116122104
- https://openalex.org/W2119931973
- https://openalex.org/W2120630069
- https://openalex.org/W2121044405
- https://openalex.org/W2124733101
- https://openalex.org/W2129740389
- https://openalex.org/W2130947642
- https://openalex.org/W2135230723
- https://openalex.org/W2135487705
- https://openalex.org/W2135655483
- https://openalex.org/W2137424160
- https://openalex.org/W2142145420
- https://openalex.org/W2142529984
- https://openalex.org/W2146256775
- https://openalex.org/W2147170044
- https://openalex.org/W2147586836
- https://openalex.org/W2150254747
- https://openalex.org/W2152458080
- https://openalex.org/W2152770371
- https://openalex.org/W2155498054
- https://openalex.org/W2157949716
- https://openalex.org/W2158019552
- https://openalex.org/W2159342305
- https://openalex.org/W2163448850
- https://openalex.org/W2167279371
- https://openalex.org/W2168053136
- https://openalex.org/W2171340504
- https://openalex.org/W2226416434
- https://openalex.org/W370978
- https://openalex.org/W4242729757