Characterisation of a plastid terminal oxidase involved in carotenoid biosynthesis and stress resistance mechanisms.

• Main Author: Josse, Eve-Marie
• Other Authors: Plastes et différenciation cellulaire (PDC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph-Fourier - Grenoble I, Marcel Kuntz
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: French
• Published: HAL CCSD 2003
• Subjects: carotenoids; oxidase; alpine plants; photosynthesis; caroténoïdes; chlororespiration; oxydase; plantes alpines; photosynthèse; photoinhibition; [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology; [SDV.MHEP.PHY]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Tissues and Organs [q-bio.TO]; [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry; Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM]; Ranunculus glacialis
• Online Access: https://theses.hal.science/tel-00012072; https://theses.hal.science/tel-00012072/document; https://theses.hal.science/tel-00012072/file/These_Eve.pdf

The Arabidopsis mutant immutans displays a variegated phenotype and is accumulating phytoen, a carotenoid precursor. The IMMUTANS gene encodes a plastid homolog of the mitochondrial alternative oxidase, that can be detected in stroma lamellae of the thylakoid and in achlorophyllous chromoplast membranes. Upon expression in E. coli, this protein confers a detectable KCN-resistant electron transport to isolated membranes, this transport being sensitive to nPG. Thus, this protein appears to be a Plastid Terminal OXidase (PTOX), and its activity requires PQ and iron. PTOX also seems to be the terminal oxidase of the chlororespiration. When expressed in tobacco, PTOX accelerates the non-photochemical reoxidation of plastoquinols, and drives significant electron flow to O2, thus avoiding over-reduction of plastoquinones. PTOX strong accumulation in the high mountain plant Ranunculus glacialis is suggesting a specific involvment of PTOX in a resistance to photoinhibition mechanism. Le mutant immutans d'Arabidopsis présente un phénotype panaché et accumule du phytoène, précurseur des caroténoïdes. Le gène IMMUTANS code une protéine plastidiale, homologue à l'oxydase alterne mitochondriale, et loacalisée dans les lamelles stromatiques du thylacoïde et dans les membranes achlorophylliques des chromoplastes. Son expression chez E. coli permet l'établissement d'un transport d'électrons résisatn au KCN et inhibé par le n-PG. Cette protéine apparait être une oxydase terminale plastidiale (PTOX), dont l'activité dépend de la présence de PQ et de fer. PTOX semblerait églaement être l'oxydase terminale de la chlororespiration; exprimée chez le tabac, elle accélère la ré-oxydation non photochimique des PQ, et entraine un flux d'électrons vers l'O2, évitant ainsi la sur-réduction des PQ. La forte expression de PTOX chez le plante d'altitude Ranunculus glacialis pourrait indiquer un role particulièrement actif de PTOX dans les mécanismes de résistance à la photoinhibition.