998 resultados para C. reinhardtii SE
Resumo:
Gemstone Team Genes to Fuels
Resumo:
Au cours de la dernière décennie, les nanoparticules ont connu un essor sans précédent dans plusieurs domaines. On peut retrouver ces nanoparticules dans des secteurs aussi variés tels que la médecine, l’électronique, les écrans solaires, les cosmétiques et les plastiques, pour ne nommer que ceux-là . Cette utilisation massive a eu un effet pervers sur l’environnement, sachant qu’une grande partie de ces produits se sont retrouvés inévitablement dans les milieux naturels. Plusieurs études révèlent qu’autant la présence des nanoparticules que leurs produits de dissolution sont à prendre en considération lorsque des travaux toxicologiques ou le devenir de ces matériaux sont étudiés. Il est désormais clair que les propriétés de surface de ces nanoparticules jouent un rôle central sur leur comportement dans les solutions aqueuses; que ce soit les interactions avec des organismes ou entre les particules elles-mêmes. Afin d’évaluer le devenir de nZnO, une étude sur la dissolution ainsi que la bioaccumulation a été réalisée avec l’algue modèle Chlamydomonas reinhardtii en présence de nanoparticules ayant différents enrobages. Les nanoparticules d’oxyde de zinc suivantes ont été étudiées : (i) nZnO sans enrobage (nZnO); (ii) nZnO avec enrobage d’acide polyacrylique (nZnO-PAA) et (iii) nZnO avec enrobage d’hexamétaphosphate de sodium (nZnO-HMP). La dissolution était mesurée à l’aide de trois techniques : ultrafiltration par centrifugation (CU); technique potentiométrique (scanned stripping chronopotentiometry, SSCP) et spectrométrie de masse – plasma à couplage inductif couplé à une résine échangeuse d’ions (resin-based inductively coupled plasma-mass spectrometry, resin-based ICP-MS). Les résultats obtenus démontrent une grande tendance à la dissolution pour le nZnO (presque totale) tandis que pour le nZnO-PAA et le nZnO-HMP, la dissolution est dépendante de la nature de l’enrobage le composant. Pour la bioaccumulation sur l’algue testée, les données montrent une grande dépendance au zinc libre issu de la dissolution pour nZnO et nZnO-PAA. À l’inverse, le nZnO-HMP démontre une bioaccumulation plus élevée par comparaison aux mêmes concentrations d’expositions du zinc libre, expliquée par la stimulation de l’internalisation du zinc provoqué par la présence de phosphate constituant l’enrobage de nZnO-HMP.
Resumo:
In order to investigate the possible impacts of increased atmospheric CO2 levels on algal growth and photosynthesis, the influence of CO2 concentration was tested on three planktonic algae (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella pyrenoidosa, and Scenedesmus obliquus). Increased CO2 concentration enhanced significantly the growth rate of all three species. Specific growth rates reached maximal values at 30, 100, and 60 muM CO2 in C. reinhardtii, C pyrenoidosa, and S. obliquus, respectively. Such significant enhancement of growth rate with enriched CO2 was also confirmed at different levels of inorganic N and P, being more profound at limiting levels of N in C pyrenoidosa and P in S. obliquus. The maximal rates of net photosynthesis, photosynthetic efficiency and light-saturating point increased significantly (p<0.05) in high-CO2-grown cells. Elevation of the CO2 levels in cultures enhanced the photoinhibition of C. reinhardtii, but reduced that of C pyrenoidosa and S. obliquus when exposed to high photon flux density. The photo-inhibited cells recovered to some extent (from 71% to 99%) when placed under dim light or in darkness, with better recovery in high-CO2-grown C. pyrenoidosa and S. obliquus. Although pH and pCO(2) effects cannot be distinguished from this study, it can be concluded that increased CO2 concentrations with decreased pH could affect the growth rate and photosynthetic physiology of C. reinhardtii, C. pyrenoidosa, and S. obliquus.
Resumo:
Heterogeneous expression of multiple genes in the nucleus of transgenic plants requires the introduction of an individual gene and the subsequent backcross to reconstitute multi-subunit proteins or metabolic pathways. In order to accomplish the expression of multiple genes in a single transformation event, we inserted both large and small subunits of allophycocyanin gene (apcA and apcB) into Chlamydomonas reinhardtii chloroplast expression vector, resulting in papc-S. The constructed vector was then introduced into the chloroplast of C. reinhardtii by micro-particle bombardment. Polymerase chain reaction and Southern blot analysis revealed that the two genes had integrated into the chloroplast genome. Western blot and enzyme-linked immunosorbent assay showed that the two genes from the prokaryotic cyanobacteria could be correctly expressed in the chloroplasts of C. reinhardtii. The expressed foreign protein in transformants accounted for about 2%-3% of total soluble proteins. These findings pave the way to the reconstitution of multi-subunit proteins or metabolic pathways in transgenic C. reinhardtii chloroplasts in a single transformation event.
Resumo:
A Chlamydomonas reinhardtii (C. reinhardtii) chloroplast expression vector, papc-B, containing the apc-B gene that encodes the beta subunit of the light-harvesting antenna protein allophycocyanin (APC) of cyanobacteria, was constructed and transferred to the chloroplast genome of C. reinhardtii by the biolistic method. The transformants were identified by Southern blot, Western blot and ELISA assays after selection on resistant medium. The recombinant APC beta subunit was expressed in the C. reinhardtii chloroplast and accounted for up to 2-3% (w/w) of the total soluble protein (TSP), suggesting a promising prospect of using C. reinhardtii chloroplasts to produce functional plant-derived proteins.
Resumo:
A carotenoid gene (crtR-B) from the green alga Haematococcus pluvialis, encoding beta-carotene hydroxylase that was able to catalyze the conversion of beta-carotene to zeaxanthin and canthaxanthin to astaxanthin, was cloned into Chlamydomonas reinhardtii chloroplast expression vector p64D to yield plasmid p64DcrtR-B. The vector p64DcrtR-B was transferred to the chloroplast genome of C. reinhardtii using micro-particle bombardment. PCR and Southern blot analyses indicated that crtR-B was integrated into the chloroplast genome of the transformants. RTPCR assays showed that the H. pluvialis crt R-B gene was expressed in C. reinhardtii transformants. The transformants rapidly synthesized carotenoids in larger quantities than the wild-type upon being transferred from moderate to high-intensity white light. This research provides a foundation for further study to elucidate the possible mechanism of photo-protection by xanthophylls and other carotenoids in high light conditions or through exposure to UV radiation.
Resumo:
The cDNA of Chlamydomonas reinhardtii SE encoding hydrogenase (HydA2) was obtained from the total RNA of C reinhardtii SE by RT-PCR. The DNA of hydrogenase was amplified by PCR from the genomic DNA of C reinhardtii SE. The cDNA and DNA of hydrogenase were sequenced, respectively. The structure of hydrogenase gene was analyzed by biology software. The open reading frame predicts that the hydrogenase is composed of 3584 bp encoding 505 amino acids in length with a predicted M.W. of 53.69 kDa. Ten exons (including 1518 bp) and nine introns (including 2066 bp) have been found in the hydrogenase, and there were two potential N-glycosylate sites, eight protein kinase C phosphorylation site, eight casein kinase H phosphorylation site and one sulphorylation in the sequence. The theory pI was 6.15. Total number of negatively charged residues (Asp + Glu) and positively charged residues (Arg + Lys) were 55 and 61, respectively. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Resumo:
L’explosion de la nanotechnologie a permis l’intégration d’une multitude de nanoparticules dans des produits de consommation. Les nanoparticules d’argent (nAg) sont les plus utilisées à ces fins, selon les derniers recensements disponibles. La plupart des études toxicologiques, à ce jour, ont fait état de l’implication très évidente de l’ion Ag+ dans la toxicité aigüe des nAg; cependant, quelques études ont mis en évidence des effets toxicologiques dus aux nAg. Il y a un certain consensus à propos d’un risque de contamination des eaux douces via leur rejet par les effluents des réseaux d’aqueducs. Puisque les concentrations en Ag+ sont généralement très faibles dans les eaux douces (de l’ordre du pg L-1), de par la formation de complexes non-labiles avec des thiols (organiques et inorganiques) et des sulfures, la toxicité inhérente aux nAg pourrait ne pas être négligeable- comparativement aux tests en laboratoires. Cette étude s’intéressait donc aux mécanismes de bioaccumulation d’argent par l’algue verte C. reinhardtii suite à l’exposition à des nAg de 5 nm (enrobage d’acide polyacrylique). La bioaccumulation d’argent pour l’exposition à Ag+ servait de point de comparaison; également, les abondances de l’ARNm de l’isocitrate lyase 1 (ICL1) et de l’ARNm de Copper Transporter 2 (CTR2) étaient mesurées comme témoins biologiques de la bioaccumulation de Ag+. Les expériences ont été menées en présence d’un tampon organique (NaHEPES, 2 x 10-2 M; Ca2+, 5x 10-5 M) à pH de 7,00. Pour des expositions à temps fixe de 2 heures, la bioaccumulation d’argent pour nAg était supérieure à ce qui était prédit par sa concentration initiale en Ag+; cependant, il n’y avait pas de différence d’abondance des ARNm de ICL1 et de CTR2 entre nAg et Ag+. D’un autre côté, pour une exposition à temps variables, la bioaccumulation d’argent pour nAg était supérieure à ce qui était prédit par sa concentration initiale en Ag+ et une augmentation de l’abondance de l’ARNm de ICL1 était notée pour nAg. Cependant, il n’y avait aucune différence significative au niveau de l’abondance de l’ARNm de CTR2 entre nAg et une solution équivalente en Ag+. L’ajout d’un fort ligand organique (L-Cystéine; log K= 11,5) à une solution de nAg en diminuait radicalement la bioaccumulation d’argent par rapport à nAg-sans ajout de ligand. Par contre, l’abondance des ARNm de ICL1 et de CTR2 étaient stimulées significativement par rapport à une solution contrôle non-exposée à nAg, ni à Ag+. Les résultats suggéraient fortement que les nAg généraient des ions Ag+ au contact de C. reinhardtii.
Resumo:
The hydrogen production in the green microalga Chlamydomonas reinhardtii was evaluated by means of a detailed physiological and biotechnological study. First, a wide screening of the hydrogen productivity was done on 22 strains of C. reinhardtii, most of which mutated at the level of the D1 protein. The screening revealed for the first time that mutations upon the D1 protein may result on an increased hydrogen production. Indeed, productions ranged between 0 and more than 500 mL hydrogen per liter of culture (Torzillo, Scoma et al., 2007a), the highest producer (L159I-N230Y) being up to 5 times more performant than the strain cc124 widely adopted in literature (Torzillo, Scoma, et al., 2007b). Improved productivities by D1 protein mutants were generally a result of high photosynthetic capabilities counteracted by high respiration rates. Optimization of culture conditions were addressed according to the results of the physiological study of selected strains. In a first step, the photobioreactor (PBR) was provided with a multiple-impeller stirring system designed, developed and tested by us, using the strain cc124. It was found that the impeller system was effectively able to induce regular and turbulent mixing, which led to improved photosynthetic yields by means of light/dark cycles. Moreover, improved mixing regime sustained higher respiration rates, compared to what obtained with the commonly used stir bar mixing system. As far as the results of the initial screening phase are considered, both these factors are relevant to the hydrogen production. Indeed, very high energy conversion efficiencies (light to hydrogen) were obtained with the impeller device, prooving that our PBR was a good tool to both improve and study photosynthetic processes (Giannelli, Scoma et al., 2009). In the second part of the optimization, an accurate analysis of all the positive features of the high performance strain L159I-N230Y pointed out, respect to the WT, it has: (1) a larger chlorophyll optical cross-section; (2) a higher electron transfer rate by PSII; (3) a higher respiration rate; (4) a higher efficiency of utilization of the hydrogenase; (5) a higher starch synthesis capability; (6) a higher per cell D1 protein amount; (7) a higher zeaxanthin synthesis capability (Torzillo, Scoma et al., 2009). These information were gathered with those obtained with the impeller mixing device to find out the best culture conditions to optimize productivity with strain L159I-N230Y. The main aim was to sustain as long as possible the direct PSII contribution, which leads to hydrogen production without net CO2 release. Finally, an outstanding maximum rate of 11.1 ± 1.0 mL/L/h was reached and maintained for 21.8 ± 7.7 hours, when the effective photochemical efficiency of PSII (ΔF/F'm) underwent a last drop to zero. If expressed in terms of chl (24.0 ± 2.2 µmoles/mg chl/h), these rates of production are 4 times higher than what reported in literature to date (Scoma et al., 2010a submitted). DCMU addition experiments confirmed the key role played by PSII in sustaining such rates. On the other hand, experiments carried out in similar conditions with the control strain cc124 showed an improved final productivity, but no constant PSII direct contribution. These results showed that, aside from fermentation processes, if proper conditions are supplied to selected strains, hydrogen production can be substantially enhanced by means of biophotolysis. A last study on the physiology of the process was carried out with the mutant IL. Although able to express and very efficiently utilize the hydrogenase enzyme, this strain was unable to produce hydrogen when sulfur deprived. However, in a specific set of experiments this goal was finally reached, pointing out that other than (1) a state 1-2 transition of the photosynthetic apparatus, (2) starch storage and (3) anaerobiosis establishment, a timely transition to the hydrogen production is also needed in sulfur deprivation to induce the process before energy reserves are driven towards other processes necessary for the survival of the cell. This information turned out to be crucial when moving outdoor for the hydrogen production in a tubular horizontal 50-liter PBR under sunlight radiation. First attempts with laboratory grown cultures showed that no hydrogen production under sulfur starvation can be induced if a previous adaptation of the culture is not pursued outdoor. Indeed, in these conditions the hydrogen production under direct sunlight radiation with C. reinhardtii was finally achieved for the first time in literature (Scoma et al., 2010b submitted). Experiments were also made to optimize productivity in outdoor conditions, with respect to the light dilution within the culture layers. Finally, a brief study of the anaerobic metabolism of C. reinhardtii during hydrogen oxidation has been carried out. This study represents a good integration to the understanding of the complex interplay of pathways that operate concomitantly in this microalga.
Resumo:
Ketocarotinoide sind in den Dauerstadien vieler Grünalgen anzutreffen und aufgrund ihres hohen antioxidativen Potentials vermutlich von großer Bedeutung für deren Überleben unter ungünstigen Umweltbedingungen. Daneben ist die Aufnahme von Ketocarotinoiden im Zuge der Nahrungskette für verschiedene Tiere lebensnotwendig. Trotz zahlreicher Untersuchungen des Biosynthesewegs der Ketocarotinoide, vorwiegend in der Grünalge Haematococcus pluvialis, sind viele grundlegende Aspekte der Synthese nicht verstanden. Dazu zählt neben dem genauen Reaktionsmechanismus des ketolierenden Enzyms ß-Carotin-Ketolase (BKT) vor allem der noch nicht aufgeklärte Zusammenhang zwischen Lipidsynthese und Ketocarotinoidakkumulation. Nach der Entdeckung eines zur BKT aus H. pluvialis homologen Gens in einer EST-Datenbank des Modellorganismus Chlamydomonas reinhardtii wurden im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit die als orange-rot beschrieben Zygosporen von C. reinhardtii als mögliches ketocarotinoidhaltiges Zellstadium untersucht. Dabei wurden für C. reinhardtii erstmals Ketocarotinoide in Konzentrationen bis zu einem Femtomol pro Zelle nachgewiesen und mittels HPLC-Analytik, chemischer Derivatisierung und Massenspektrometrie zweifelsfrei identifiziert. Es wurden, in aufsteigender Quantität, drei Ketocarotinoide detektiert: Canthaxanthin, Astaxanthin und 4-Ketolutein. Letzteres wurde bisher selten in anderen ketocarotinoidakkumulierenden Organismen beschrieben und stellt, im Gegensatz zu den vom ß-Carotin abgeleiteten Pigmenten Astaxanthin und Canthaxanthin, ein Pigment des α-Carotin-Zweiges dar. Astaxanthin und 4-Ketolutein wurden vor allem in Form von Pigment-Fettsäureestern nachgewiesen. Mit Hilfe von Paarungsansätzen mit der lor1-Mutante, die keine α-Carotinoide synthetisieren kann, und Vergleichen mit Ketocarotinoiden aus H. pluvialis konnte gezeigt werden, dass 4 Ketolutein nur als Monoacylester in der Alge vorliegt, während Astaxanthin sowohl als Monoacyl- wie auch als Diacylester anzutreffen ist. Ketocarotinoide wurden innerhalb der ersten 14 Tage der Zygotenreife gebildet. Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen der Zygoten dokumentierten, dass damit ein starker Umbau der Zelle einherging, der sich vor allem in der Reduktion des Chloroplasten und der Bildung von Lipidtröpfchen darstellte. Letztere nahmen bei reifen Zygosporen den größten Teil des Zelllumens ein und wurden mittels dünnschichtchromatografischer Analysen als Neutralfette identifiziert. Der sinkende Zellgehalt an Carotinoiden im Zuge der Zygosporenreifung und Inhibitorexperimente an reifenden Zygoten mittels Norflurazon zeigten, dass für die Ketocarotinoidakkumulation keine Neusynthese von Carotinoiden nötig ist und lassen die Hypothese zu, dass C. reinhardtii die im Zuge der Chloroplastenreduktion freigesetzten Photosynthese-Carotinoide als Substrate für die Ketocarotinoidsynthese verwendet. Physiologische Bedeutung könnte den Ketocarotinoiden vor allem beim Schutz der Speicherlipide vor Peroxidation durch reaktive Sauerstoffspezies zukommen. Diese Reservestoffe stellen die Energieversorgung während des Auskeimens der Zellen sicher. Durch den im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit dokumentierten Nachweis der Ketocarotinoidakkumulation in C. reinhardtii können die Ketocarotinoidsynthese und vor allem der Zusammenhang von Lipid- und Ketocarotinoidakkumulation zukünftig mit Hilfe der für diesen Modellorganismus vorliegenden umfangreichen molekulargenetischen Methoden detailliert untersucht werden.
Resumo:
Grünalgen bilden zur Überdauerung schlechter Umweltbedingungen Ruhestadien, die sich durch Ausbildung einer festen Zellwand, die Reduktion des Plastiden und die starke Akkumulation von Speicherfetten und Ketocarotinoiden im Zytosol auszeichnen. Obwohl Ketocarotinoide in Grünalgen seit über vierzig Jahren beforscht werden, gab es hierzu noch wenige molekularbiologische Untersuchungen. Im Vorfeld meiner Promotion wurde durch unsere Arbeitsgruppe entdeckt, dass auch der molekular gut zugängliche Modellorganismus Chlamydomonas reinhardtii im Zygotenstadium große Mengen an Ketocarotinoiden bildet. Neben dem zu erwartenden Ketocarotinoid Astaxanthin fanden wir große Mengen des bisher nur in einer Grünalge beschriebenen 4-Ketoluteins. Vorversuche ließen die Vermutung aufkommen, dass dieses Pigment bei der Untersuchung der Pigmentausstattung in Dauerstadien von vielen Grünalgen bisher übersehen wurde. rnIn der vorliegenden Arbeit wurde daher zunächst die Pigmentzusammensetzung von Dauerstadien der bereits gut untersuchten Grünalgen Muriella zofingiensis und Scenedesmus rubescens durch Vergleich mit dem Ketocarotinoidmuster aus Dauerstadien von C. reinhardtii und Fritschiella tuberosa reevaluiert und dabei erstmals das Vorkommen signifikanter Mengen an 4-Ketolutein nachgewiesen. Außerdem zeigte sich, dass die als bisheriger Modellorganismus der Ketocarotinoidbiosynthese in Grünalgen sehr gut untersuchte Alge Haematococcus pluvialis eher eine Ausnahme darstellt, da ihre Dauerstadien als einzige der hier untersuchten Algen nur minimale Mengen von 4 Ketolutein aufwiesen. Diese Beobachtungen machen es sehr wahrscheinlich, dass die Fähigkeit zur Bildung von 4-Ketolutein unter den Grünalgen wesentlich weiter verbreitet ist als bisher angenommen. Das sekundäre Carotinoid 4-Ketolutein kam in den Dauerstadien der Grünalgen neben seiner freien Form ausschließlich als Monoacylester vor, im Gegensatz zu Astaxanthin, das als mono- und diacylierte Form auftrat. rnÜber die Analyse der Pigmentausstattung hinaus konnten die entscheidenden Schritte des Synthesewegs der Ketocarotinoide in C. reinhardtii durch funktionelle Charakterisierung der beteiligten Enzyme in Bakterien aufgeklärt werden. Als Basis für die Charakterisierungen wurde ein umfangreiches Portfolio von carotinogenen E. coli-Bakterien etabliert, darunter α Carotin und Lutein produzierende Stämme, die bisher nicht zur Verfügung standen. Das wurde durch die Klonierung der Lycopinzyklase (OluLCY) aus der Grünalge Ostreococcus lucimarinus möglich, die eine Sonderolle unter den Zyklasen einnimmt, da sie die Lycopin-β-Zyklase und Lycopin-ε-Zyklase in einem Fusionsenzym vereint. Vorteile dieses Fusionsenzyms sind die Expressionskontrolle durch nur einen Promotor und die weitgehend konstante Stöchiometrie seiner Produkte α-Carotin und β-Carotin, was die OluLCY für die biotechnologische Anwendung prädestiniert.rnDie funktionelle Charakterisierung der Carotinoidbiosyntheseenzyme aus C. reinhardtii umfasste das Schlüsselenzym der Ketocarotinoidbiosynthese, die β-Carotin-Ketolase (BKT), sowie die Carotinoid-Hydroxylasen CHYB, CYP97A5 und CYP97C3. Dabei wurde für das BKT-Enzym aus C. reinhardtii nachgewiesen, dass es nicht nur die Ketolierung von β Carotin zu Canthaxanthin und von Zeaxanthin zu Astaxanthin, sondern auch die Bildung der von α-Carotin abgeleiteten Ketocarotinoide wie 4-Keto-α-Carotin und 4 Ketolutein katalysieren kann.rn
Resumo:
Chlamydomonas reinhardtii flagellar regeneration is accompanied by rapid induction of genes encoding a large set of flagellar structural components and provides a model system to study coordinate gene regulation and organelle assembly. After deflagellation, the abundance of a 70-kDa flagellar dynein intermediate chain (IC70, encoded by ODA6) mRNA increases approximately fourfold within 40 min and returns to predeflagellation levels by ∼90 min. We show by nuclear run-on that this increase results, in part, from increased rates of transcription. To localize cis induction elements, we created an IC70 minigene and measured accumulation, in C. reinhardtii, of transcripts from the endogenous gene and from introduced promoter deletion constructs. Clones containing 416 base pairs (bp) of 5′- and 2 kilobases (kb) of 3′-flanking region retained all sequences necessary for a normal pattern of mRNA abundance change after deflagellation. Extensive 5′- and 3′- flanking region deletions, which removed multiple copies of a proposed deflagellation-response element (the tub box), did not eliminate induction, and the IC70 5′-flanking region alone did not confer deflagellation responsiveness to a promoterless arylsulfatase (ARS) gene. Instead, an intron in the IC70 gene 5′-untranslated region was found to contain the deflagellation response element. These results suggest that the tub box does not play an essential role in deflagellation-induced transcriptional regulation of this dynein gene.
Resumo:
Aquatic photosynthetic organisms, including the green alga Chlamydomonas reinhardtii, induce a set of genes for a carbon-concentrating mechanism (CCM) to acclimate to CO2-limiting conditions. This acclimation is modulated by some mechanisms in the cell to sense CO2 availability. Previously, a high-CO2-requiring mutant C16 defective in an induction of the CCM was isolated from C. reinhardtii by gene tagging. By using this pleiotropic mutant, we isolated a nuclear regulatory gene, Ccm1, encoding a 699-aa hydrophilic protein with a putative zinc-finger motif in its N-terminal region and a Gln repeat characteristic of transcriptional activators. Introduction of Ccm1 into this mutant restored an active carbon transport through the CCM, development of a pyrenoid structure in the chloroplast, and induction of a set of CCM-related genes. That a 5,128-base Ccm1 transcript and also the translation product of 76 kDa were detected in both high- and low-CO2 conditions suggests that CCM1 might be modified posttranslationally. These data indicate that Ccm1 is essential to control the induction of CCM by sensing CO2 availability in Chlamydomonas cells. In addition, complementation assay and identification of the mutation site of another pleiotropic mutant, cia5, revealed that His-54 within the putative zinc-finger motif of the CCM1 is crucial to its regulatory function.
Resumo:
Mass-spectrometric disequilibrium analysis was applied to investigate CO2 uptake and HCO3− transport in cells and chloroplasts of the microalgae Dunaliella tertiolecta and Chlamydomonas reinhardtii, which were grown in air enriched with 5% (v/v) CO2 (high-Ci cells) or in ambient air (low-Ci cells). High- and low-Ci cells of both species had the capacity to transport CO2 and HCO3−, with maximum rates being largely unaffected by the growth conditions. In high- and low-Ci cells of D. tertiolecta, HCO3− was the dominant inorganic C species taken up, whereas HCO3− and CO2 were used at similar rates by C. reinhardtii. The apparent affinities of HCO3− transport and CO2 uptake increased 3- to 9-fold in both species upon acclimation to air. Photosynthetically active chloroplasts isolated from both species were able to transport CO2 and HCO3−. For chloroplasts from C. reinhardtii, the concentrations of HCO3− and CO2 required for half-maximal activity declined from 446 to 33 μm and 6.8 to 0.6 μm, respectively, after acclimation of the parent cells to air; the corresponding values for chloroplasts from D. tertiolecta decreased from 203 to 58 μm and 5.8 to 0.5 μm, respectively. These results indicate the presence of inducible high-affinity HCO3− and CO2 transporters at the chloroplast envelope membrane.
Resumo:
We have investigated a light-conditional mutant of Chlamydomonas reinhardtii (J12) that is unable to synthesize chlorophyll in the dark with the aim of characterizing the mitochondrial membrane polypeptides of this alga. A crude membrane fraction derived from etiolated cells was analyzed by gel electrophoresis, immunoblot analysis, and pulse-labeling in the presence of specific protein synthesis inhibitors. This fraction contained both mitochondrial and etioplast membranes, and the latter contained appreciable amounts of subunits of the cytochrome b6f complex. The mitochondria-encoded subunit 1 of cytochrome-c oxidase called COX1 was identified, and its synthesis was detected in this membrane fraction. The redox-difference spectra of mitochondrial cytochromes were studied in whole cells and membrane fractions, in both respiratory-competent and -deficient strains. Mitochondrial membranes could be further purified after sucrose gradient centrifugation. The use of etiolated cells and their membrane extracts, in association with appropriate methodologies, opens ways to study the molecular genetics of mitochondria in C. reinhardtii and allows us to address the question of the cooperation established between the three genetic compartments of a plant cell.