Az aszkorbinsav koncentráció és redox státusz szabályozása növényi sejtekben bioszintézis és intracelluláris transzport révén
Angol cím
The regulation of ascorbate concentration and redox state in plant cells via its biosyntesis and intracellular transport
zsűri
Kémia 2
Kutatóhely
Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem)
résztvevők
Szego Anita
projekt kezdete
2004-01-01
projekt vége
2008-12-31
aktuális összeg (MFt)
3.150
FTE (kutatóév egyenérték)
0.00
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Radioaktívan jelölt ligandok rapid filtrációja során specifikus glukóz és dehidroaszkorbát transzportot figyeltünk meg, növényi mitokondriumban. A mitokondriális légzés KCN-dal törtnő gátlása és a szétkapcsolószer 2,4-dinitrofenol nem befolyásolta a vizsgált transzportfolyamatokat. Az eredmények igazolják a mitokondriális dehidroaszkorbát és glukóz transzport meglétét, valamint azt valószínűsítik, hogy azonos, mindenesetre közeli rokonságban álló transzporterek (vagy transzportrendszerek) mediálják a két transzportfolyamatot.
A mitokondrium dehidroaszkorbát redukciós képessége egyértelműnek bizonyult, továbbá jelentős aszkorbát szintet tudott fenntartani. Az inkubációs közeghez adott légzési szubsztrát szukcinát fokozta az aszkorbinsav keletkezését. A komplex I szubsztrát malát, valamint a komplex I inhibitor rotenon nem befolyásolta az aszkorbát képződést. Eredményeink összeségében arra utalnak, hogy a növényi mitokondrium légzési elektron transzfer lánca - közelebbről a II-es légzési komplex - fontos szerepet játszik a dehidroaszkorbát mitokondriális redukciójában.
Kísérleteink során inveráz aktivitást találtunk frissen izolált csicsóka mitokondrium mátrix alfrakciójában. Az enzimaktivitás pH optimuma, kinetikai paraméterei, valamint inhibitor profilja alapján az újonnan leírásra került enzim a neutrális invertázok családjába sorolható. Az enzimaktivitáson felül kimutattuk szubsztrátjának, valamint termékeinek mitokondriális belső membránon keresztüli transzportját.
kutatási eredmények (angolul)
Ascorbate, dehydroascorbate (DHA), and glucose transport was investigated in plant mitochondria prepared from cultured BY2 tobacco cells. Using a rapid filtration method, we observed a specific glucose and dehydroascorbate transport, which was temperature and time dependent and saturable. Inhibition of mitochondrial respiration by KCN and the uncoupler 2,4-DNP did not influence the transport of the investigated compounds. The results demonstrate the presence of dehydroascorbate and glucose transport in plant mitochondria and suggest that it is mediated by the same or closely related transporter(s).
Mitochondria showed clear ability to reduce DHA and to maintain a significant level of ascorbate. Ascorbate generation could be stimulated by the respiratory substrate succinate. The complex I substrate malate and the complex I inhibitor rotenone had no effect on the ascorbate generation from DHA. These results together suggest that the mitochondrial respiratory chain of plant cells – presumably complex II – plays important role in the regeneration of ascorbate from its oxidized form, DHA.
Invertase activity in the mitochondrial matrix of Helianthus tuberosus tubers was demonstrated. The pH optimum, the kinetic parameters and the inhibitor profile of the invertase activity indicated that it belongs to the neutral invertases. In accordance with this topology, transport activities responsible for the mediation of influx/efflux of substrate/products were shown and characterized.
Szarka A., Horemans N., Bánhegyi G., Mayer M., Asard H.: Transport and reduction of dehydroascorbate in plant mitochondria, FEBS Journal 272 (Suppl 1) C7-017P, 2005
András Szarka, Nele Horemans, Salvatore Passarella, Ákos Tarcsay, Ferenc Örsi, András Salgó, Gábor Bánhegyi: Demonstration of an intramitochondrial invertase activity and the corresponding sugar transporters of the inner mitochondrial membrane in Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers, Biochemical Journal (submitted), 2008
Szarka A., Horemans N., Bánhegyi G., Mayer M., Asard H.: Higher plant mitochondria prefers the uptake of dehydroascorbate not the reduced form ascorbate., http://ibmp.u-strasbg.fr/dep_mito/congresICPMB/congresICPMB/BOOK%20final.pdf, 2005
Szarka A., Bánhegyi G, Mayer M.: A mitokondrium szerepe a növényi sejt C-vitamin bioszintézisében és redox állapotának szabályozásában., BIOKÉMIA, 30: 33–38., 2006
Szarka A, Horemans N, Kovacs Z, Mayer M, Bánhegyi G: The recycling of ascorbate is coupled to respiration electron transfer chain., HU/FL Mini-Symposium: Interplay between the primary and ascorbic acid metabolism in plant mitochondria. Antwerp, Belgium 2006., 2006
Szarka A, Bánhegyi G, Kovács Z, Mayer M, Horemans N: The reduction of dehydroascorbate in plant mitochondria: possible electron sources., 8th International Conference on Membrane Systems Szeged, Hungary 2006., 2006
Szarka A., Horemans N., Kovács Z., Gróf P., Mayer M., Bánhegyi G.:: Dehydroascorbate reduction is coupled to the respiratory electron transfer chain., Physiol Plant, 2007
Szarka A., Horemans N., Bánhegyi G., Asard H.:: Facilitated glucose and dehydroascorbate transport in plant mitochondria., Arch. Biochem. Biophys. 428: 73-80., 2004
Szarka A, Bánhegyi G, Horemans N:: The recycling of ascorbate in plant mitochondria., Plant Oxygen Group meeting 2007 September 12, 13 & 14, Ghent, Belgium, 2007
Szarka A.:: THE CONSEQUENCES OF MITOCHONDRIAL DEHYDROASCORBATE AND GLUCOSE TRANSPORT., HU/FL Mini-Symposium: Interplay between the primary and ascorbic acid metabolism in plant mitochondria. Antwerp, Belgium 2007. October 27-29., 2007
Szarka A, Mayer M, Bánhegyi G:: The recycling of ascorbate in plant mitochondria., Ascorbic acid: the first violinist of the antioxidant orchestra Hungarian-Flemish minisymposia on the role of ascorbate in plants and animals. Budapest, Hungary 2005., 2005
Laura Zsigmond, Gabor Rigo, Andras Szarka, Gyongyi Szekely, Krisztina Otvos, Zsuzsanna Darula, Katalin F. Medzihradszky, Csaba Koncz, Zsuzsa Koncz, Laszlo Szabados: Arabidopsis PPR40 connects abiotic stress responses to mitochondrial electron transport, Plant Phisiology (accepted), 2008
