A novel nitrogen concentrating mechanism in the coral-algae symbiosome
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Coral algal symbionts are hosted inside the symbiosome of gastrodermal cells, an intracellular compartment that isolates algae from the external environment and allows host cells to control the delivery of metabolites to their symbionts. However, the underlying molecular mechanisms are largely unknown. Here, we report the diel trafficking of NH 3 -transporting Rhesus (Rh) channels between the cytoplasm and the symbiosome membrane in the coral Acropora yongei , which matches established patterns of nitrogen delivery to endosymbionts. Heterologous expression in Xenopus oocytes established that A. yongei Rh (ayRhp1) is a channel that facilitates NH 3 diffusion across membranes following its partial pressure gradient. Immunostaining revealed ayRhp1 is widely distributed throughout coral tissues and most abundantly present in oral ectodermal cells, desmocytes, and gastrodermal cells. In the latter, ayRhp1 was observed in the symbiosome membrane of alga-containing cells. Together with V-type H + -ATPases that make the symbiosome highly acidic (pH~4), ayRhp1 constitutes an NH 4 + -trapping mechanism analogous to that in mammalian renal tubule. Remarkably, ayRhp1 presence in the symbiosome membrane was higher during the day than the night. This indicates a regulatory mechanism that facilitates NH 4 + delivery to alga during the day, likely to sustain high turnover rates of photosynthetic proteins, while restricting NH 4 + delivery at night to maintain the endosymbiotic algae in a nitrogen-limited stage that stagnates their growth. The dynamic trafficking of proteins to and away from the symbiosome membrane is a previously unknown mechanism that contributes to metabolic regulation between symbiotic partners. Significance Statement The endosymbiotic relationship between corals and algae relies on the coordinated exchange of metabolites. Disruption of these metabolic exchanges can result in interruption of the symbiosis; however, the underlying molecular mechanisms are poorly understood. Here we report that Acropora yongei coral host cells express ammonia-transporting channel proteins (ayRhp1), which traffic to and away from the symbiosome membrane surrounding the endosymbiotic algae. In conjunction with the acidic symbiosome microenvironment, this mechanism allows host cells to regulate nitrogen delivery to endosymbionts sustaining essential functions while restricting growth. This work provides novel mechanistic information about metabolic regulation of animal-algae symbioses, and advances our understanding of physiological mechanisms that might determine coral local adaptation, resilience, and vulnerability to environmental stress including climate change.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».