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含四肽重复的 SMALL KERNEL 11 对于玉米线粒体细胞色素 c 氧化酶的组装是必需的。

Tetratricopeptide-containing SMALL KERNEL 11 is essential for the assembly of cytochrome c oxidase in maize mitochondria.

机构信息

Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China.

College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100094, China.

出版信息

Plant Physiol. 2023 May 2;192(1):170-187. doi: 10.1093/plphys/kiad062.

Abstract

Assembly of the functional complexes of the mitochondrial respiratory chain requires sophisticated and efficient regulatory mechanisms. In plants, the subunit composition and assembly factors involved in the biogenesis of cytochrome c oxidase (complex IV) are substantially less defined than in mammals and yeast. In this study, we cloned maize (Zea mays) Small kernel 11 (Smk11) via map-based cloning. Smk11 encodes a mitochondria-localized tetratricopeptide repeat protein. Disruption of Smk11 severely affected the assembly and activity of mitochondrial complex IV, leading to delayed plant growth and seed development. Protein interactions studies revealed that SMK11 might interact with four putative complex IV assembly factors, Inner membrane peptidase 1A (ZmIMP1A), MYB domain protein 3R3 (ZmMYB3R-3), cytochrome c oxidase 23 (ZmCOX23), and mitochondrial ferredoxin 1 (ZmMFDX1), among which ZmMFDX1 might interact with subunits ZmCOX6a and ZmCOX-X1; ZmMYB3R-3 might also interact with ZmCOX6a. The mutation of SMK11 perturbed the normal assembly of these subunits, leading to the inactivation of complex IV. The results of this study revealed that SMK11 serves as an accessory assembly factor required for the normal assembly of subunits into complex IV, which will accelerate the elucidation of the assembly of complex IV in plant mitochondria.

摘要

线粒体呼吸链功能复合物的组装需要复杂而有效的调节机制。在植物中,细胞色素 c 氧化酶(复合物 IV)生物发生所涉及的亚基组成和组装因子的定义远不如哺乳动物和酵母明确。在这项研究中,我们通过图谱定位克隆克隆了玉米(Zea mays)Small kernel 11(Smk11)。Smk11 编码一种定位于线粒体的四肽重复蛋白。Smk11 的破坏严重影响了线粒体复合物 IV 的组装和活性,导致植物生长和种子发育迟缓。蛋白相互作用研究表明,SMK11 可能与四个假定的复合物 IV 组装因子相互作用,包括内膜肽酶 1A(ZmIMP1A)、MYB 结构域蛋白 3R3(ZmMYB3R-3)、细胞色素 c 氧化酶 23(ZmCOX23)和线粒体铁氧还蛋白 1(ZmMFDX1),其中 ZmMFDX1 可能与亚基 ZmCOX6a 和 ZmCOX-X1 相互作用;ZmMYB3R-3 也可能与 ZmCOX6a 相互作用。SMK11 的突变扰乱了这些亚基的正常组装,导致复合物 IV 失活。这项研究的结果表明,SMK11 作为一种辅助组装因子,是亚基正常组装到复合物 IV 中所必需的,这将加速阐明植物线粒体中复合物 IV 的组装。

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本文引用的文献

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Plant mitochondria - past, present and future.植物线粒体:过去、现在和未来。
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