El estudio de dos transportadores de K+ de endomembranas en Physcomitrella patens revelan la complejidad del proceso de homeostasis iónica


La homeostasis iónica en la celúla es un proceso fundamental para llevar a cabo las funciones fisiológicas. El catión más abundante en el contenido celular es el K+, y muchas funciones celulares son dependientes de K+, sin embargo el Na+ o los H+ se mantienen a bajo nivel en el citoplasma. Para regular este contenido, la célula intercambia K+ por H+, K+ por Na+ o Na+ por H+, a través de su membrana plasmática o de las membranas de sus orgánulos. Con la secuenciación de los genomas de plantas se han identificado un gran número de genes que podrían determinar transportadores que realicen alguna de estos procesos. Una de las mayores familias de transportadores de K+ es la familia CHX, presente en todas las plantas. En Arabidopsis la constituyen 28 transportadores, de los cuales algunos se ha demostrado que intercambian K+ por H+ en membranas internas. En este trabajo se ha estudiado la familia de CHX de Physcomitrella patens, que consta de 4 transportadores, de los cúales sólo PpCHX1 y PpCHX2 se expresan en la planta en condiciones normales de crecimiento y están localizados en el Golgi y en la vacuola respectivamente.

Por test de complementación en mutantes defectivos de E. coli y levaduras se ha concluido que transportan K+ y H+. Las plantas mutantes DPpchx1 and DPpchx2 poseen un crecimiento normal bajo diferentes condiciones ensayadas, y no sobreexpresan ninguno de otros genes de la familia. En experimentos a largo plazo, las plantasDPpchx2 mostraron una retencion de Rb+ (análogo del K+) ligeramente superior que las plantas silvestres, lo que sugiere que PpCHX2 promueve la transferencia de Rb+ desde la vacuola al citosol o desde el citosol al medio externo. Se puede concluir que PpCHX1 y PpCHX2 no son esenciales para la homeostasis iónica en condiciones normales de crecimiento y hace pensar que está función deben estar compartida con otro tipo de transportadores.

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Localización de las proteínas de fusión PpCHX1-GFP y PpCHX2-GFP en protoplastos de Physcomitrella patens. Las imágenes de fluorescencia en verde corresponden a las proteínas PpCHX1-GFP (A), PpCHX2-GFP (D), y PpCHX2.1-GFP (G). Las imágenes de fluorescencia en amarillo corresponden a la proteína GmMan1-YFP utilizada como marcador del complejo de Golgi (B) y a la proteína g-TIP-YFP como marcador de tonoplasto (E, H). Imágenes solapadas de los marcadores fluorescentes GFP (verde), YFP (amarillo) y la autofluorescencia de los cloroplastos en rojo (C, F, I). las imágenes muestran la proyección máxima de 11 secciones consecutivas (A-C); 25 secciones consecutivas (D-F) and 9 secciones consecutivas (G-I). La figura muestra como PpCHX1 se localiza en el complejo de Golgi (C), PpCHX2 en tonoplasto y puede estar presente en membrana plasmática (F), y PpCHX2.1 sólo aparece en tonoplasto.

 



Publicación Original:

Mottaleb, SA; Rodriguez-Navarro, A; Haro, R. 2013. "Knockouts of Physcomitrella patens CHX1 and CHX2 transporters reveal high complexity of potassium homeostasis". Plant and Cell Physiology. DOI: pct096 [pii] 10.1093/pcp/pct096".

 

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