拟南芥（Arabidopsis thaliana）线粒体铁转运蛋白AtMIT1和AtMIT2的比较分析及其在多种铁供应条件下对微量营养素稳态的作用

《Plant and Soil》：A comparative analysis of Arabidopsis thaliana mitochondrial iron transporters AtMIT1 and AtMIT2 and their role in micronutrient homeostasis under diverse iron availability conditions

　　

摘要

背景与目的

迄今为止，线粒体铁转运蛋白AtMIT1和AtMIT2仅在对幼小的拟南芥幼苗的研究中被探讨过。我们的研究目的是在成熟的8周龄植物中表征这些蛋白质，确定MIT过表达对植物生理的影响，并识别对铁转运至关重要的氨基酸残基。

方法

在通过水培法培养的8周龄植物的根部和茎部测量了AtMIT的表达水平。通过酵母Saccharomyces cerevisiae的定点突变技术确定了参与转运活性的关键氨基酸。通过测量根部和茎部的金属积累量、根长以及与铁稳态相关的其他基因的表达情况，评估了MIT过表达对拟南芥植物的影响。

结果

我们的研究结果表明，AtMIT1和AtMIT2在叶片中的表达量高于根部，并且这两种基因在铁缺乏和铁过量的情况下受到的调控方式不同。这两种蛋白质是高亲和力的铁转运蛋白，其转运功能依赖于两个保守的组氨酸，同时还依赖于其他负责底物结合的氨基酸残基（尽管两者之间存在一些差异）。对MIT过表达植物的分析表明，与铁稳态相关的基因表达变化以及根部和叶片中的金属积累变化是AtMIT1或AtMIT2所特有的，这突显了这两种蛋白质在调控机制上的可能差异。

结论

我们的研究发现表明，尽管AtMIT1和AtMIT2非常相似，但在拟南芥中的调控方式可能存在差异。这两种蛋白质的铁转运功能都依赖于几个关键的氨基酸，而任一基因的过表达都会影响植物的整体生理状态。