Expression of Arabidopsis gdh2 gene depends on activity of alternative electron transfer pathway in mitochondria

Abstract

Aim. We studied the expression level of gdh2 gene, encoding subunit of mitochondrial glutamate dehydrogenase, in Arabidopsis suspension culture cells with genetically modified level of alternative oxidase AOX1a. Methods. Polymerase chain reaction, Northern-blotting. Results. The treatment with main electron transfer pathway inhibitor antimycin A led to an increase in gdh2 transcript level in the wild-type cells and the cells with decreased level of alternative oxidase, but not in the cells with elevated level of alternative oxidase. Conclusions. It is known that an increase in alternative oxidase level in the plant cell results in more oxidized state of ubiquinone pool in respiratory chain. Therefore, the obtained results support the earlier proposed model according to which the expression level of gdh2 gene depends on the redox state of ubiquinone pool. Keywords: Arabidopsis thaliana, electron transport chain, alternative oxidase, glutamate dehydrogenase, antimycin A.

Цель. Исследование уровня экспрессии гена gdh2, кодирующего субъединицу митохондриальной глутаматдегидрогеназы, в суспензионных культурах клеток арабидопсиса с генетически модифицированным уровнем альтернативной оксидазы AOX1a. Методы. Полимеразная цепная реакция, Нозерн-блоттинг. Результаты. Показано, что при обработке ингибитором основного пути переноса электронов антимицином А содержание транскриптов gdh2 возрастает в клетках дикого типа и в клетках со сниженным уровнем альтернативной оксидазы, однако остается неизменным в клетках с ее повышенным содержанием. Выводы. Поскольку увеличенный уровень альтернативной оксидазы приводит к уменьшению степени восстановленности пула убихинона в дыхательной цепи, полученные результаты свидетельствуют в пользу модели, согласно которой уровень экспрессии гена gdh2 зависит от редокс-состояния убихинонового пула. Ключевые слова: Arabidopsis thaliana, электронно-транспортная цепь, альтернативная оксидаза, глутаматдегидрогеназа, антимицин А.

Мета. Дослідити рівень експресії гена gdh2, кодуючого субодиницю мітохондріальної глутаматдегідрогенази, у суспензійних культурах клітин арабідопсису з генетично модифікованим рівнем альтернативної оксидази AOX1a. Методи. Полімеразна ланцюгова реакція. Результати. Показано, що за обробки інгібітором основного шляху перенесення електронів антиміцином А вміст транскриптів gdh2 зростає у клітинах дикого типу і в клітинах зі зниженим рівнем альтернативної оксидази, однак він лишається незмінним у клітинах з її підвищеним вмістом. Висновки. Оскільки збільшений рівень альтернативної оксидази спричиняє зменшення ступеня відновлення пулу убіхінону у дихальному ланцюгу, отримані резудбтати свідчать на користь моделі, згідно з якою рівень експресії гена gdh2 залежить від редокс-стану убіхінонового пулу. Ключові слова: Arabidopsis thaliana, електронно-транспортний ланцюг, альтернативна оксидаза, глутаматдегідрогеназа, антиміцин А.