The role of ATP synthase in photosynthetic flux control

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martins, Nádia Joana Figueira, 1985-
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/8439
Resumo: Tese de mestrado. Biologia (Biologia Molecular e Biotecnologia). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009
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spelling The role of ATP synthase in photosynthetic flux controlFisiologia vegetalFotossínteseCrescimento de plantasTeses de mestrado - 2009Tese de mestrado. Biologia (Biologia Molecular e Biotecnologia). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009Higher plants adjust the photosynthetic ATP and NADPH production to the metabolic consumption by the Calvin cycle, as otherwise, an imbalance could result in the generation of reactive oxygen species, ultimately leading to cell death. Three components of the electron transport chain (cytochrome-bf complex, plastocyanin and ATP synthase) are closely adjusted to the metabolic demands (Schöttler et al, 2004; Schöttler et al, 2007). While it is well established that the cytochrome-bf complex exerts photosynthetic flux control, the close adjustment of ATP synthase contents was surprising. In order to determine the impact of altered ATP synthase contents on assimilation capacity, transformants with decreased amounts of ATPase were generated. First, we manipulated the accumulation of the plastome-encoded subunit. Eight different mutations were introduced into the atpB 5’-UTR, as previous in vitro translation assays revealed changes in translation rates to between 10 and 200% of the wild-type level. Surprisingly, none of the transplastomic plants showed clear differences in ATP synthase activity and growth. This could be due to the existence of specific translation initiation factors in planta, which were not considered in the in vitro translation assays. Alternatively, the subunit might not be limiting for ATP synthase biogenesis. In a second approach, an antisense repression of the nuclear encoded subunit resulted in plants with strongly reduced assimilation and growth rates. This phenotype strictly correlates with the remaining ATP synthase activity, but is not simply attributable to a reduced ATP availability. Rather, ATP synthase repression results in an increased PMF above the thylakoid membrane, triggering ―photosynthetic control‖ already at low light intensities: As plastoquinone reoxidation at the cytochrome-bf complex is inhibited by strong lumen acidification, both ATP and NADPH production by linear electron flux are decreased.As plantas superiores ajustam a produção fotossintética de ATP e NADPH ao seu consumo metabólico pelo ciclo de Calvin, já que um desequilíbrio pode resultar na geração de espécies reactivas de oxigénio, levando em última instância à morte celular. Três dos componentes da cadeia transportadora de electrões (complexo citocromo-bf, plastocianina e ATP sintase) ajustam o seu conteúdo às necessidades metabólicas (Schöttler et al, 2004; Schöttler et al, 2007). Embora esteja bem provado que o complexo citocromo-bf exerce controle no fluxo fotossintético, o ajuste do conteúdo da ATP sintase foi surpreendente. De forma a determinar o impacto de alterações no conteúdo da ATP sintase na assimilação, transformantes com quantidades diminuídas de ATP sintase foram gerados. Numa primeira abordagem a acumulação da subunidade da ATP sintase, codificada no cloroplasto, foi manipulada. Oito mutações diferentes foram introduzidas na regiao 5'-UTR do gene atpB, já que ensaios anteriores, feitos in vitro, revelaram alterações nas taxas de tradução entre 10 e 200% em relação ao tipo selvagem. Surpreendentemente nenhuma das plantas transplastómicas mostrou diferenças claras em termos de crescimento e actividade da ATP sintase. Isto poderá dever-se à existência de factores específicos de tradução in planta, que não foram considerados nos ensaios in vitro. Alternativamente, a subunidade pode não ser limitante para a biogénese da ATP sintase em tabaco. Numa segunda abordagem, uma repressão antisense da subunidade , codificada no núcleo, resultou em plantas com taxas de crescimento e assimilação extremamemente reduzidas. Este fenótipo correlaciona-se com a restante actividade da ATP sintase mas não é unicamente atribuída a uma reduzida disponibilidade de ATP. Aqui a repressão de ATP sintase resulta numa elevada força protomotriz na membrana tilacoidal, desencadeando um controle fotossintético já em situações de fraca luminosidade: Já que a reoxidação da plastoquinona ao nível do complexo citocromo-bf é inibida por uma forte acidificação do lúmen, tanto a produção de ATP como a de NADPH pelo fluxo linear de electrões, decaem.Schõttler, Mark AurelSilva, Jorge Miguel Luz Marques da, 1965-Repositório da Universidade de LisboaMartins, Nádia Joana Figueira, 1985-2013-05-10T17:18:42Z20092009-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/8439enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T15:52:19Zoai:repositorio.ul.pt:10451/8439Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:32:59.189032Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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