Phosphate uptake in Chara: membrane transport via Na/Pi cotransport
Resumo
Descobriu-se que a absorção de fosfato na algas carófita de água doce Chara corallina depende muito da presença de Na no meio externo. Com base nos estímulos recíprocos da absorção de 32Pi pelo Na e da absorção de 22Na pelo Pi, o mecanismo lógico para a absorção de Pi parece ser um simporte nNa/Pi com uma estimulação meio-máxima (Km) para Na de aproximadamente 300 μM e um Km para Pi de aproximadamente 10 μM. A comparação das estimulações dos influxos de 32Pi e 22Na em pH 6 fornece uma estequiometria de Na:Pi de 5-68. A redução no influxo de Pi com o aumento do pH é consistente com o fato de a espécie transportada ser o H2PO4- monovalente. Em experimentos de grampo de voltagem, as correntes provocadas por Pi na presença de Na foram equivalentes a um influxo de carga positiva que excedeu os influxos medidos de 32P por um fator de 6-26. A perfusão intracelular foi usada para examinar a dependência do influxo de Pi em relação ao ATP e ao Na. Nas células perfundidas, o influxo de Pi foi baixo quando o ATP estava ausente do meio interno ou o Na estava ausente do meio externo. A adição de ATP sozinho teve pouco efeito, enquanto a adição de Na sozinho aumentou ligeiramente o influxo de 32Pi. A adição de ATP e Na juntos restaurou o influxo de Pi para taxas comparáveis às das células intactas. Sugere-se que o ATP é necessário para a hiperpolarização da membrana que, por sua vez, impulsiona o fluxo altamente eletrogênico de Pi com até 6 Na. Entretanto, a consideração das diferenças de potencial eletroquímico para Na e Pi em pH inferior a 6 mostra que o nNa/Pi não seria viável. Sugere-se que, em pH baixo, o H+ pode substituir o Na.
Abstract
Phosphate uptake in the freshwater charophyte plant Chara corallina was found to be strongly dependent on the presence of Na in the external medium. Based on the reciprocal stimulations of 32Pi uptake by Na and 22Na uptake by Pi, the logical mechanism for Pi uptake appears to be a nNa/Pi symport with a half-maximal stimulation (Km) for Na of approximately 300 μM and a Km for Pi of approximately 10 μM. Comparison of the stimulations of 32Pi and 22Na influxes at pH 6 gives a stoichiometry of Na : Pi of 5·68. The reduction in Pi influx with increasing pH is consistent with the transported species being the monovalent H2PO4−. In voltage-clamp experiments, currents elicited by Pi in the presence of Na were equivalent to an influx of positive charge which exceeded the measured influxes of 32P by a factor of 6·26. Intracellular perfusion was used to examine the dependence of Pi influx on ATP and Na. In perfused cells, Pi influx was low when ATP was absent from the internal medium or Na was absent from the external medium. Addition of ATP alone had little effect whereas addition of Na alone increased the 32Pi influx slightly. Addition of both ATP and Na together restored Pi influx to rates comparable to those of intact cells. It is suggested that the ATP is required for membrane hyperpolarization which in turn drives the highly electrogenic flux of Pi with up to 6 Na. However, consideration of the electrochemical potential differences for Na and Pi at pH less than 6 shows that nNa/Pi would not be feasible. It is suggested that at low pH, H+ may substitute for Na.
R. J. Reid
T. Mimura
Y. Ohsumi
N. A. Walker
F. A. Smith
2000 - Plant Cell Environment
