A high-affinity molybdate transporter in eukaryotes
Resumo
O molibdênio é um elemento essencial para quase todos os seres vivos, que, na forma de um cofator molibdopterina, participa do sítio ativo de enzimas envolvidas em reações chave do metabolismo do carbono, nitrogênio e enxofre. Este metal é absorvido pelas células na forma do oxianião molibdato. As bactérias adquirem molibdato por meio de um sistema de transporte de cassete de ligação de ATP (ABC) em um processo amplamente estudado, mas como as células eucarióticas absorvem molibdênio é desconhecido porque os transportadores de molibdato ainda não foram identificados. Aqui, relatamos um transportador de molibdato de alta afinidade eucariótico, codificado pelo gene MoT1 da alga verde Chlamydomonas reinhardtii. Uma estratégia de RNA antisense sobre o gene MoT1 mostrou que a interferência na expressão deste gene leva à inibição da atividade de transporte de molibdato e, por sua vez, da enzima redutase de nitrato contendo Mo, indicando uma função do MoT1 no transporte de molibdato. A funcionalidade do MOT1 também foi demonstrada por expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae. A absorção de molibdato mediada pelo MOT1 mostrou um Km de ≈6 nM, que está na faixa dos menores valores de Km relatados e foi ativada na presença de nitrato. A análise da sequência deduzida da proteína putativa codificada pelo MoT1 mostrou motivos especificamente conservados em proteínas semelhantes presentes nos bancos de dados, e define uma família de proteínas de membrana em eucariotos e procariotos provavelmente envolvidas no transporte de molibdato e distantemente relacionadas aos transportadores de sulfato de plantas SULTR. Essas descobertas representam um passo importante na compreensão do transporte de molibdato, um processo crucial em células eucarióticas.
Abstract
Molybdenum is an essential element for almost all living beings, which, in the form of a molybdopterin-cofactor, participates in the active site of enzymes involved in key reactions of carbon, nitrogen, and sulfur metabolism. This metal is taken up by cells in form of the oxyanion molybdate. Bacteria acquire molybdate by an ATP-binding-cassette (ABC) transport system in a widely studied process, but how eukaryotic cells take up molybdenum is unknown because molybdate transporters have not been identified so far. Here, we report a eukaryotic high-affinity molybdate transporter, encoded by the green alga Chlamydomonas reinhardtii gene MoT1. An antisense RNA strategy over the MoT1 gene showed that interference of the expression of this gene leads to the inhibition of molybdate transport activity and, in turn, of the Mo-containing enzyme nitrate reductase, indicating a function of MoT1 in molybdate transport. MOT1 functionality was also shown by heterologous expression in Saccharomyces cerevisiae. Molybdate uptake mediated by MOT1 showed a Km of ≈6 nM, which is the range of the lowest Km values reported and was activated in the presence of nitrate. Analysis of deduced sequence from the putative protein coded by MoT1 showed motifs specifically conserved in similar proteins present in the databases, and defines a family of membrane proteins in both eukaryotes and prokaryotes probably involved in molybdate transport and distantly related to plant sulfate transporters SULTR. These findings represent an important step in the understanding of molybdate transport, a crucial process in eukaryotic cells.
M. Tejada-Jiménez
A. Llamas
E. Sanz-Luque
A. Galván
E. Fernández
2007 - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
