Algae and humans share a molybdate transporter
Resumo
Quase todos os organismos vivos precisam obter molibdênio do meio externo para realizar processos essenciais para a vida. A atividade de enzimas importantes, como sulfito oxidase, aldeído oxidase, xantina desidrogenase e nitrato redutase, depende estritamente da presença de Mo em seu sítio ativo. As células absorvem Mo na forma do oxianião molibdato, mas a natureza molecular dos transportadores ainda não é bem conhecida em eucariotos. MOT1 é o primeiro transportador de molibdato identificado em organismos eucarióticos do tipo planta, mas está ausente nos genomas animais. Aqui, relatamos um transportador de molibdato diferente da família MOT1, codificado pelo gene MoT2 de Chlamydomonas reinhardtii, que também está presente em animais, incluindo humanos. A supressão da transcrição de CrMoT2 leva à deficiência da atividade de captação de molibdato em Chlamydomonas. Além disso, a expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae dos genes MoT2 de Chlamydomonas e humanos suporta a funcionalidade de ambas as proteínas como transportadores de molibdato. A caracterização das atividades de CrMOT2 e HsMOT2 mostrou um Km aparente de cerca de 550 nM que, embora maior que o Km relatado para MOT1, ainda corresponde a sistemas de alta afinidade. A transcrição de CrMoT2 é ativada quando a concentração extracelular de molibdato é baixa, mas, ao contrário de MoT1, não é ativada por nitrato. A análise de bancos de dados de proteínas revelou a presença de quatro motivos presentes em todas as proteínas com alta similaridade a MOT2, que identificam uma família previamente não descrita de proteínas provavelmente relacionadas ao transporte de molibdato. Nossos resultados abrem caminho para a compreensão do transporte de molibdato como parte da homeostase do molibdênio e da biossíntese de cofator de molibdênio (Moco) em animais.
Abstract
Almost all living organisms need to obtain molybdenum from the external medium to achieve essential processes for life. Activity of important enzymes such as sulfite oxidase, aldehyde oxidase, xanthine dehydrogenase, and nitrate reductase is strictly dependent on the presence of Mo in its active site. Cells take up Mo in the form of the oxianion molybdate, but the molecular nature of the transporters is still not well known in eukaryotes. MOT1 is the first molybdate transporter identified in plant-type eukaryotic organisms, but it is absent in animal genomes. Here we report a molybdate transporter different from the MOT1 family, encoded by the Chlamydomonas reinhardtii gene MoT2, that is also present in animals including humans. The knockdown of CrMoT2 transcription leads to the deficiency of molybdate uptake activity in Chlamydomonas. In addition, heterologous expression in Saccharomyces cerevisiae of MoT2 genes from Chlamydomonas and humans support the functionality of both proteins as molybdate transporters. Characterization of CrMOT2 and HsMOT2 activities showed an apparent Km of about 550 nM that, though higher than the Km reported for MOT1, still corresponds to high affinity systems. CrMoT2 transcription is activated when extracellular molybdate concentration is low but in contrast to MoT1 is not activated by nitrate. Analysis of protein databases revealed the presence of four motifs present in all the proteins with high similarity to MOT2, that label a previously undescribed family of proteins probably related to molybdate transport. Our results open the way toward the understanding of molybdate transport as part of molybdenum homeostasis and Moco biosynthesis in animals.
M. Tejada-Jiménez
A. Galván
E. Fernández
2011 - Proceedings of the National Academy of Sciences
