Plant proton pumps and cytosolic pH-homeostasis

Resumo

As bombas de prótons criam uma força próton-motriz e, assim, energizam o transporte ativo secundário na membrana plasmática e nas endomembranas da via secretora. Na célula vegetal, as bombas de prótons dominantes são a ATPase de membrana plasmática, a pirofosfatase vacuolar (V-PPase) e a ATPase do tipo vacuolar (V-ATPase). Todas essas bombas atuam sobre o pH citosólico bombeando prótons para o lúmen de compartimentos ou para o apoplasto. Para manter o pH típico e, portanto, a funcionalidade do citosol, a atividade das bombas precisa ser coordenada e ajustada às necessidades reais. A caixa de ferramentas celular para uma regulação coordenada compreende proteínas 14‑3‑3, eventos de fosforilação, concentrações iônicas e condições redox. Esta revisão combina o conhecimento sobre a regulação das diferentes bombas de prótons e destaca possíveis mecanismos de coordenação.

Abstract

Proton pumps create a proton motif force and thus, energize secondary active transport at the plasma nmembrane and endomembranes of the secretory pathway. In the plant cell, the dominant proton pumps are the plasma membrane ATPase, the vacuolar pyrophosphatase (V-PPase), and the vacuolar-type ATPase (V-ATPase). All these pumps act on the cytosolic pH by pumping protons into the lumen of compartments or into the apoplast. To maintain the typical pH and thus, the functionality of the cytosol, the activity of the pumps needs to be coordinated and adjusted to the actual needs. The cellular toolbox for a coordinated regulation comprises 14-3-3 proteins, phosphorylation events, ion concentrations, and redox-conditions. This review combines the knowledge on regulation of the different proton pumps and highlights possible coordination mechanisms.