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Small is big in Arabidopsis mitochondrial ribosome.
Nature Plants ( IF 15.8 ) Pub Date : 2019-Jan-01 , DOI: 10.1038/s41477-018-0339-y
Florent Waltz 1 , Tan-Trung Nguyen 2 , Mathilde Arrivé 1 , Anthony Bochler 3 , Johana Chicher 4 , Philippe Hammann 4 , Lauriane Kuhn 4 , Martine Quadrado 2 , Hakim Mireau 2 , Yaser Hashem 3 , Philippe Giegé 1
Nature Plants ( IF 15.8 ) Pub Date : 2019-Jan-01 , DOI: 10.1038/s41477-018-0339-y
Florent Waltz 1 , Tan-Trung Nguyen 2 , Mathilde Arrivé 1 , Anthony Bochler 3 , Johana Chicher 4 , Philippe Hammann 4 , Lauriane Kuhn 4 , Martine Quadrado 2 , Hakim Mireau 2 , Yaser Hashem 3 , Philippe Giegé 1
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Mitochondria are responsible for energy production through aerobic respiration, and represent the powerhouse of eukaryotic cells. Their metabolism and gene expression processes combine bacterial-like features and traits that evolved in eukaryotes. Among mitochondrial gene expression processes, translation remains the most elusive. In plants, while numerous pentatricopeptide repeat (PPR) proteins are involved in all steps of gene expression, their function in mitochondrial translation remains unclear. Here we present the biochemical characterization of Arabidopsis mitochondrial ribosomes and identify their protein subunit composition. Complementary biochemical approaches identified 19 plant-specific mitoribosome proteins, of which ten are PPR proteins. The knockout mutations of ribosomal PPR (rPPR) genes result in distinct macroscopic phenotypes, including lethality and severe growth delay. The molecular analysis of rppr1 mutants using ribosome profiling, as well as the analysis of mitochondrial protein levels, demonstrate rPPR1 to be a generic translation factor that is a novel function for PPR proteins. Finally, single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) reveals the unique structural architecture of Arabidopsis mitoribosomes, characterized by a very large small ribosomal subunit, larger than the large subunit, bearing an additional RNA domain grafted onto the head. Overall, our results show that Arabidopsis mitoribosomes are substantially divergent from bacterial and other eukaryote mitoribosomes, in terms of both structure and protein content.
中文翻译:
拟南芥线粒体核糖体中的小是大的。
线粒体负责通过有氧呼吸产生能量,并代表真核细胞的发电站。它们的新陈代谢和基因表达过程结合了在真核生物中进化的细菌样特征和特征。在线粒体基因表达过程中,翻译仍然是最难以捉摸的。在植物中,虽然许多五肽重复 (PPR) 蛋白参与基因表达的所有步骤,但它们在线粒体翻译中的功能仍不清楚。在这里,我们介绍了拟南芥线粒体核糖体的生化特征,并确定了它们的蛋白质亚基组成。补充生化方法鉴定了 19 种植物特异性线粒体核糖体蛋白,其中 10 种是 PPR 蛋白。核糖体 PPR (rPPR) 基因的敲除突变导致不同的宏观表型,包括杀伤力和严重的生长延迟。使用核糖体分析对 rppr1 突变体进行分子分析,以及对线粒体蛋白水平的分析,证明 rPPR1 是一种通用翻译因子,是 PPR 蛋白的一种新功能。最后,单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。以及线粒体蛋白水平的分析,证明 rPPR1 是一种通用翻译因子,是 PPR 蛋白的新功能。最后,单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。以及线粒体蛋白水平的分析,证明 rPPR1 是一种通用翻译因子,是 PPR 蛋白的新功能。最后,单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。
更新日期:2019-01-26
中文翻译:
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拟南芥线粒体核糖体中的小是大的。
线粒体负责通过有氧呼吸产生能量,并代表真核细胞的发电站。它们的新陈代谢和基因表达过程结合了在真核生物中进化的细菌样特征和特征。在线粒体基因表达过程中,翻译仍然是最难以捉摸的。在植物中,虽然许多五肽重复 (PPR) 蛋白参与基因表达的所有步骤,但它们在线粒体翻译中的功能仍不清楚。在这里,我们介绍了拟南芥线粒体核糖体的生化特征,并确定了它们的蛋白质亚基组成。补充生化方法鉴定了 19 种植物特异性线粒体核糖体蛋白,其中 10 种是 PPR 蛋白。核糖体 PPR (rPPR) 基因的敲除突变导致不同的宏观表型,包括杀伤力和严重的生长延迟。使用核糖体分析对 rppr1 突变体进行分子分析,以及对线粒体蛋白水平的分析,证明 rPPR1 是一种通用翻译因子,是 PPR 蛋白的一种新功能。最后,单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。以及线粒体蛋白水平的分析,证明 rPPR1 是一种通用翻译因子,是 PPR 蛋白的新功能。最后,单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。以及线粒体蛋白水平的分析,证明 rPPR1 是一种通用翻译因子,是 PPR 蛋白的新功能。最后,单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。单粒子低温电子显微镜 (cryo-EM) 揭示了拟南芥线粒体核糖体的独特结构结构,其特征是一个非常大的小核糖体亚基,比大亚基大,并带有一个额外的 RNA 结构域移植到头部。总体而言,我们的结果表明,拟南芥线粒体核糖体在结构和蛋白质含量方面与细菌和其他真核生物线粒体核糖体有很大不同。