Мобилизация Rubisco и флуоресцентных белков стромы хлоропластов в вакуоль посредством аутофагического процесса, зависимого от гена ATG

Во время старения и в условиях стресса растения могут мобилизовать азот из хлоропластов листьев в другие органы. Значительная доля общего количества азота в листьях приходится на Rubisco — наиболее распространённый белок растений. Хотя массовая деградация цитозоля и органелл у растений происходит посредством аутофагии, роль аутофагии в деградации белков хлоропластов всё ещё остаётся неясной. Мы визуализировали судьбу Rubisco, зелёного флуоресцентного белка (GFP) и DsRed, направленных в строму, а также Rubisco, меченного GFP, чтобы исследовать участие аутофагии в мобилизации белков стромы в вакуоль. Ранее с помощью иммуноэлектронной микроскопии мы показали, что в естественно стареющих листьях Rubisco высвобождается из хлоропластов в тельца, содержащие Rubisco (RCB). При инкубации листьев трансгенных растений Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), экспрессирующих флуоресцентные белки, направленные в строму, с конканамицином A для ингибирования активности вакуолярной H+-АТФазы в просвете вакуолей наблюдались сферические тельца, демонстрировавшие флуоресценцию GFP или DsRed, но не хлорофилла. Двойная иммунная электронная микроскопия с антителами против Rubisco и GFP подтвердила, что эти флуоресцентные тельца соответствуют RCB. RCB также можно было непосредственно визуализировать с помощью Rubisco, меченного GFP. RCB не обнаруживались в листьях T-ДНК-инсерционного мутанта ATG5, поскольку ATG5 является одним из эссенциальных генов аутофагии. Флуоресцентный белок DsRed, направленный в строму, и слитый белок GFP-ATG8 одновременно наблюдались в аутофагических тельцах вакуоли. Мы заключаем, что Rubisco и флуоресцентные белки, направленные в строму, могут мобилизоваться в вакуоль посредством аутофагического процесса, зависимого от генов ATG, без предварительного разрушения хлоропласта.