Published January 10, 2024
| Version v1
Publication
Open
Biochemical and proteomic response of the freshwater green alga Pseudochlorella pringsheimii to iron and salinity stressors
- 1. Zagazig University
- 2. Algoma University
- 3. Agriculture and Agri-Food Canada
Description
Abstract Background Pseudochlorella pringsheimii ( Ppr) is a green unicellular alga rich with chlorophyll, carotenoids, and antioxidants. As a widespread organism, Ppr must face, and adapt to, many environmental stresses and these are becoming more frequent and more extreme under the conditions of climate change. We therefore focused on salinity induced by NaCl and iron (Fe) variation stresses, which are commonly encountered by algae in their natural environment. Results The relatively low stress levels improved the biomass, growth rate, and biochemical components of Ppr . In addition, the radical-scavenging activity, reducing power, and chelating activity were stimulated by lower iron concentrations and all NaCl concentrations. We believe that the alga has adapted to the stressors by increasing certain biomolecules such as carotenoids, phenolics, proteins, and carbohydrates. These act as antioxidants and osmoregulators to protect cell membranes and other cellular components from the harmful effects of ions. We have used SDS-PAGE and 2D-PAGE in combination with tandem mass spectrometry to identify responsive proteins in the proteomes of stressed vs. non-stressed Ppr . The results of 2D-PAGE analysis showed a total of 67 differentially expressed proteins, and SDS-PAGE identified 559 peptides corresponding to 77 proteins. Of these, 15, 8, and 17 peptides were uniquely identified only under the control, iron, and salinity treatments, respectively. The peptides were classified into 12 functional categories: energy metabolism (the most notable proteins), carbohydrate metabolism, regulation, photosynthesis, protein synthesis, stress proteins, oxido-reductase proteins, transfer proteins, ribonucleic-associated proteins, hypothetical proteins, and unknown proteins. The number of identified peptides was higher under salinity stress compared to iron stress. Conclusions A proposed mechanism for the adaptation of Ppr to stress is discussed based on the collected data. This data could serve as reference material for algal proteomics and the mechanisms involved in mediating stress tolerance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلفية المجردة Pseudochlorella pringsheimii ( PPR) هي طحالب خضراء أحادية الخلية غنية بالكلوروفيل والكاروتينات ومضادات الأكسدة. ككائن حي واسع الانتشار، يجب على طاعون المجترات الصغيرة مواجهة العديد من الضغوط البيئية والتكيف معها، وقد أصبحت هذه الضغوط أكثر تواتراً وأكثر تطرفاً في ظل ظروف تغير المناخ. لذلك ركزنا على الملوحة الناجمة عن ضغوط تباين كلوريد الصوديوم والحديد (الحديد)، والتي تواجهها الطحالب عادة في بيئتها الطبيعية. النتائج أدت مستويات الإجهاد المنخفضة نسبيًا إلى تحسين الكتلة الحيوية ومعدل النمو والمكونات الكيميائية الحيوية لـ Ppr . بالإضافة إلى ذلك، تم تحفيز نشاط الكسح الجذري، وتقليل الطاقة، والنشاط الخلابي من خلال تركيزات الحديد المنخفضة وجميع تركيزات كلوريد الصوديوم. نعتقد أن الطحالب قد تكيفت مع الضغوطات عن طريق زيادة جزيئات حيوية معينة مثل الكاروتينات والفينولات والبروتينات والكربوهيدرات. تعمل هذه كمضادات للأكسدة ومنظِّمات تناضحية لحماية أغشية الخلايا والمكونات الخلوية الأخرى من الآثار الضارة للأيونات. لقد استخدمنا SDS - PAGE و 2 D - PAGE بالاقتران مع قياس الطيف الكتلي الترادفي لتحديد البروتينات المستجيبة في بروتينات Ppr المجهدة مقابل غير المجهدة. أظهرت نتائج تحليل 2D - PAGE ما مجموعه 67 بروتينًا معبرًا عنها بشكل تفاضلي، وحدد SDS - PAGE 559 ببتيدًا مناظرًا لـ 77 بروتينًا. من بين هذه، تم تحديد 15 و 8 و 17 ببتيدًا بشكل فريد فقط تحت السيطرة والحديد وعلاجات الملوحة، على التوالي. تم تصنيف الببتيدات إلى 12 فئة وظيفية: استقلاب الطاقة (أبرز البروتينات)، واستقلاب الكربوهيدرات، والتنظيم، والتمثيل الضوئي، وتخليق البروتين، وبروتينات الإجهاد، وبروتينات الأكسدة المختزلة، وبروتينات النقل، والبروتينات المرتبطة بالنواة الريبونية، والبروتينات الافتراضية، والبروتينات غير المعروفة. كان عدد الببتيدات المحددة أعلى تحت ضغط الملوحة مقارنة بإجهاد الحديد. الاستنتاجات تتم مناقشة آلية مقترحة لتكييف طاعون المجترات الصغيرة مع الإجهاد بناءً على البيانات التي تم جمعها. يمكن أن تكون هذه البيانات بمثابة مادة مرجعية لبروتينات الطحالب والآليات المشاركة في التوسط في تحمل الإجهاد.Translated Description (French)
Résumé Contexte Pseudochlorella pringsheimii ( Ppr) est une algue verte unicellulaire riche en chlorophylle, en caroténoïdes et en antioxydants. En tant qu'organisme répandu, le PPR doit faire face et s'adapter à de nombreux stress environnementaux, qui deviennent de plus en plus fréquents et extrêmes dans les conditions du changement climatique. Nous nous sommes donc concentrés sur la salinité induite par les contraintes de variation du NaCl et du fer (Fe), qui sont couramment rencontrées par les algues dans leur environnement naturel. Résultats Les niveaux de stress relativement faibles ont amélioré la biomasse, le taux de croissance et les composants biochimiques du Ppr . De plus, l'activité anti-radicalaire, la puissance réductrice et l'activité chélatante ont été stimulées par des concentrations de fer plus faibles et toutes les concentrations de NaCl. Nous pensons que l'algue s'est adaptée aux facteurs de stress en augmentant certaines biomolécules telles que les caroténoïdes, les phénoliques, les protéines et les glucides. Ceux-ci agissent comme des antioxydants et des osmorégulateurs pour protéger les membranes cellulaires et d'autres composants cellulaires des effets nocifs des ions. Nous avons utilisé SDS-PAGE et 2D-PAGE en combinaison avec la spectrométrie de masse en tandem pour identifier les protéines réactives dans les protéomes de la Ppr stressée ou non stressée. Les résultats de l'analyse 2D-PAGE ont montré un total de 67 protéines exprimées de manière différentielle, et SDS-PAGE a identifié 559 peptides correspondant à 77 protéines. Parmi ceux-ci, 15, 8 et 17 peptides n'ont été identifiés de manière unique que sous le contrôle, les traitements au fer et à la salinité, respectivement. Les peptides ont été classés en 12 catégories fonctionnelles : métabolisme énergétique (les protéines les plus notables), métabolisme des glucides, régulation, photosynthèse, synthèse protéique, protéines de stress, protéines oxydo-réductase, protéines de transfert, protéines associées aux ribonucléiques, protéines hypothétiques et protéines inconnues. Le nombre de peptides identifiés était plus élevé sous stress de salinité que sous stress de fer. Conclusions Un mécanisme proposé pour l'adaptation de la Ppr au stress est discuté sur la base des données collectées. Ces données pourraient servir de matériau de référence pour la protéomique des algues et les mécanismes impliqués dans la médiation de la tolérance au stress.Translated Description (Spanish)
Antecedentes Pseudochlorella pringsheimii ( Ppr) es un alga verde unicelular rica en clorofila, carotenoides y antioxidantes. Como organismo generalizado, la PPr debe enfrentar y adaptarse a muchas tensiones ambientales y estas son cada vez más frecuentes y extremas en las condiciones del cambio climático. Por lo tanto, nos centramos en la salinidad inducida por las tensiones de variación de NaCl y hierro (Fe), que comúnmente encuentran las algas en su entorno natural. Resultados Los niveles de estrés relativamente bajos mejoraron la biomasa, la tasa de crecimiento y los componentes bioquímicos de Ppr . Además, la actividad de eliminación de radicales, el poder reductor y la actividad quelante fueron estimulados por concentraciones más bajas de hierro y todas las concentraciones de NaCl. Creemos que el alga se ha adaptado a los factores estresantes aumentando ciertas biomoléculas como carotenoides, fenólicos, proteínas e hidratos de carbono. Estos actúan como antioxidantes y osmorreguladores para proteger las membranas celulares y otros componentes celulares de los efectos nocivos de los iones. Hemos utilizado SDS-PAGE y 2D-PAGE en combinación con espectrometría de masas en tándem para identificar proteínas sensibles en los proteomas de la Ppr estresada frente a la no estresada. Los resultados del análisis 2D-PAGE mostraron un total de 67 proteínas expresadas diferencialmente, y SDS-PAGE identificó 559 péptidos correspondientes a 77 proteínas. De estos, 15, 8 y 17 péptidos se identificaron de forma única solo bajo los tratamientos de control, hierro y salinidad, respectivamente. Los péptidos se clasificaron en 12 categorías funcionales: metabolismo energético (las proteínas más notables), metabolismo de carbohidratos, regulación, fotosíntesis, síntesis de proteínas, proteínas de estrés, proteínas oxido-reductasas, proteínas de transferencia, proteínas asociadas a ribonucleicos, proteínas hipotéticas y proteínas desconocidas. El número de péptidos identificados fue mayor bajo estrés por salinidad en comparación con el estrés por hierro. Conclusiones Se discute un mecanismo propuesto para la adaptación de Ppr al estrés en función de los datos recopilados. Estos datos podrían servir como material de referencia para la proteómica de las algas y los mecanismos implicados en la mediación de la tolerancia al estrés.Files
s12870-023-04688-9.pdf
Files
(3.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4e3fea9d8c00c34906340c76121f7c5a
|
3.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاستجابة البيوكيميائية والبروتينية للطحالب الخضراء في المياه العذبة Pseudochlorella pringsheimii لضغوط الحديد والملوحة
- Translated title (French)
- Réponse biochimique et protéomique de l'algue verte d'eau douce Pseudochlorella pringsheimii aux facteurs de stress du fer et de la salinité
- Translated title (Spanish)
- Respuesta bioquímica y proteómica del alga verde de agua dulce Pseudochlorella pringsheimii a los factores estresantes del hierro y la salinidad
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4390756884
- DOI
- 10.1186/s12870-023-04688-9
References
- https://openalex.org/W1548495754
- https://openalex.org/W1968834637
- https://openalex.org/W1969051089
- https://openalex.org/W1970084554
- https://openalex.org/W1981412356
- https://openalex.org/W1985062061
- https://openalex.org/W2002605431
- https://openalex.org/W2003523021
- https://openalex.org/W2008683828
- https://openalex.org/W2008983682
- https://openalex.org/W2018289835
- https://openalex.org/W2022062857
- https://openalex.org/W2025403350
- https://openalex.org/W2027309354
- https://openalex.org/W2034711488
- https://openalex.org/W2038363789
- https://openalex.org/W2039441362
- https://openalex.org/W2051276400
- https://openalex.org/W2077081817
- https://openalex.org/W2078568899
- https://openalex.org/W2092782463
- https://openalex.org/W2093869281
- https://openalex.org/W2098319160
- https://openalex.org/W2100837269
- https://openalex.org/W2123777036
- https://openalex.org/W2128635872
- https://openalex.org/W2188138207
- https://openalex.org/W2195219344
- https://openalex.org/W2291369325
- https://openalex.org/W2296100765
- https://openalex.org/W2301990440
- https://openalex.org/W2371984493
- https://openalex.org/W2398339845
- https://openalex.org/W2400440445
- https://openalex.org/W2605168439
- https://openalex.org/W2611342271
- https://openalex.org/W2613727002
- https://openalex.org/W2726393862
- https://openalex.org/W2738122236
- https://openalex.org/W2751767613
- https://openalex.org/W2769066449
- https://openalex.org/W2770257866
- https://openalex.org/W2889322160
- https://openalex.org/W2897568062
- https://openalex.org/W2898289566
- https://openalex.org/W2914900871
- https://openalex.org/W2961995022
- https://openalex.org/W2971624602
- https://openalex.org/W2994857466
- https://openalex.org/W3049345202
- https://openalex.org/W3087464734
- https://openalex.org/W3092477718
- https://openalex.org/W3126496322
- https://openalex.org/W3139761945
- https://openalex.org/W3156349118
- https://openalex.org/W3194332184
- https://openalex.org/W3208649057
- https://openalex.org/W33524485
- https://openalex.org/W4293247451