A non-photosynthetic green alga illuminates the reductive evolution of plastid electron transport systems
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Plastid electron transport systems are essential not only for photosynthesis but also for dissipating excess reducing power and sinking excess electrons generated by various redox reactions. Although numerous organisms with plastids have lost their photoautotrophic lifestyles, there is a spectrum of known functions of remnant plastids in non-photosynthetic algal/plant lineages; some of non-photosynthetic plastids still retain diverse metabolic pathways involving redox reactions while others, such as apicoplasts of apicomplexan parasites, possess highly reduced sets of functions. However, little is known about underlying mechanisms for redox homeostasis in functionally versatile non-photosynthetic plastids and thus about the reductive evolution of plastid electron transport systems. RESULTS: Here we demonstrated that the central component for plastid electron transport systems, plastoquinone/plastoquinol pool, is still retained in a novel strain of an obligate heterotrophic green alga lacking the photosynthesis-related thylakoid membrane complexes. Microscopic and genome analyses revealed that the Volvocales green alga, chlamydomonad sp. strain NrCl902, has non-photosynthetic plastids and a plastid DNA that carries no genes for the photosynthetic electron transport system. Transcriptome-based in silico prediction of the metabolic map followed by liquid chromatography analyses demonstrated carotenoid and plastoquinol synthesis, but no trace of chlorophyll pigments in the non-photosynthetic green alga. Transient RNA interference knockdown leads to suppression of plastoquinone/plastoquinol synthesis. The alga appears to possess genes for an electron sink system mediated by plastid terminal oxidase, plastoquinone/plastoquinol, and type II NADH dehydrogenase. Other non-photosynthetic algae/land plants also possess key genes for this system, suggesting a broad distribution of an electron sink system in non-photosynthetic plastids. CONCLUSION: The plastoquinone/plastoquinol pool and thus the involved electron transport systems reported herein might be retained for redox homeostasis and might represent an intermediate step towards a more reduced set of the electron transport system in many non-photosynthetic plastids. Our findings illuminate a broadly distributed but previously hidden step of reductive evolution of plastid electron transport systems after the loss of photosynthesis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».