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Enregistrement W3177372388 · doi:10.1093/plcell/koab147

Playing with Pyr: alternate sources of mitochondrial pyruvate fuel plant respiration

2021· letter· en· W3177372388 sur OpenAlexaff
Brendan M. O’Leary

Notice bibliographique

RevueThe Plant Cell · 2021
Typeletter
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMitochondrial Function and Pathology
Établissements canadiensAgriculture and Agri-Food Canada
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésRespirationBiologyCellular respirationBiochemistryBotany

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

One of the most distinctive features of plant metabolism is a high degree of flexibility at the pathway level. Consider the textbook example of glucose respiration by glycolysis, the TCA cycle, and the mitochondrial electron transport chain. In animals, if metabolic flow at any point through this standard pathway is disrupted, the organism will face major, often lethal, problems. By contrast, if you disrupt a particular enzyme along this pathway in plants, most of the time there will be no obvious effect. Plants still require the ability to respire glucose; they just usually have a viable metabolic detour. Metabolic flexibility likely represents a series of adaptations enabling plants to better survive diverse environmental stresses. The pattern of enhanced metabolic complexity holds true in the case of plant transporters (Lee and Millar, 2016). The obvious intracellular transporter needed for glucose respiration is a mitochondrial pyruvate transporter to import cytosolic pyruvate produced by glycolysis and fuel the mitochondrial TCA cycle. In mice, loss of the mitochondrial pyruvate carrier (MPC) is embryo lethal (Vanderperre et al., 2016). By contrast, as Le et al. (2021) demonstrate in this issue, disruption of Arabidopsis MPC1 leads to a complete loss of the MPC protein complex, but no obvious growth phenotype. To be sure, previous research has detected an enhanced cadmium sensitive phenotype for Atmpc1 (He et al., 2019); but under most circumstances, MPC deficient plant mitochondria apparently obtain sufficient pyruvate by another route (or two). To identify and qualify the contribution of these routes, Le et al. combined detailed metabolic labeling with genetic and pharmaceutical inhibition of target enzymes. When isolated mitochondria are fed with external 13C-labelled pyruvate, mpc1 mitochondria display negligible rates of pyruvate import. This means that another mitochondrial pyruvate transporter does not compensate for the loss of MPC; it must be something else. In plants, mitochondrial NAD malic enzyme (NAD-ME) interconverts malate and pyruvate and thus represents an internal source for mitochondrial pyruvate. When fed with external 13C-labelled malate, mpc1 mitochondria display increased production of 13C-labelled pyruvate. This means that mpc1 mitochondria display increased metabolic flux through NAD-ME, which may allow sufficient mitochondrial pyruvate production from imported malate. When the authors produced a triple mutant me1.me2.mpc1, which lacked both NAD-ME and MPC1 activity, they observed a moderately retarded growth phenotype compared with me1.me2 or mpc1. Isolated me1.me2.mpc1 mitochondria could neither uptake external pyruvate nor produce pyruvate internally from malate. This result was surprising because if the me1.me2.mpc1 mitochondria cannot acquire pyruvate, the plants should display a more severe growth phenotype owing to respiratory malfunction. Could there be a third way for plant mitochondria to obtain pyruvate in vivo? Diurnal metabolomic analysis revealed that me1.me2.mpc1 leaves produced few metabolite shifts compared to WT, which centered on increased alanine and 2-oxoglutarate levels. Both of these metabolites are products of a single reaction whereby pyruvate receives the nitrogen (amino) group of glutamate to become alanine. This reversible pyruvate:glutamate transamination is catalyzed by the enzyme alanine aminotransferase, which exists in both the mitochondria and cytosol and could allow alanine import to be a third source of mitochondrial pyruvate. Indeed, the authors found the growth of me1.me2.mpc1 seedlings were hypersensitive to cycloserine, an inhibitor of alanine aminotransferase (see Figure). Ultimately, it required the sequential disruption of three independent pyruvate transport mechanisms to observe the effect of mitochondrial pyruvate starvation in plants. Further metabolic flux studies will be required to understand how each pathway contributes to mitochondrial pyruvate supply under varying developmental and environmental circumstances. Genetic and pharmaceutical disruptions reveal three pathways of mitochondria pyruvate supply. mpc1 and especially me1.me.2.mpc1 seedlings show conditional growth phenotypes upon the inhibition of alanine aminotransferase by cycloserine treatment. Adapted fromLe et al. (2021) Figure 6. Genetic and pharmaceutical disruptions reveal three pathways of mitochondria pyruvate supply. mpc1 and especially me1.me.2.mpc1 seedlings show conditional growth phenotypes upon the inhibition of alanine aminotransferase by cycloserine treatment. Adapted fromLe et al. (2021) Figure 6.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,024
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0020,003
Communication savante0,0030,003
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0240,027
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,004

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.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,209
Écart entre enseignants0,190 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentnon

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