Abstract
The structure and function of mitochondria have been characterized with increasing precision. How the protein inventory defines the characteristics of the organelle remains insufficiently understood, however. Recently we devised a quantitative proteomic approach to estimate the copy numbers of proteins in a single plant mitochondrion, as physical operational unit in the cell. We illustrate how such a simple thought experiment can give fascinating insights into how a mitochondrion works.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
Literatur
Fuchs P, Rugen N, Carrie C et al. (2020) Single organelle function and organization as estimated from Arabidopsis mitochondrial proteomics. Plant J 101: 420–441
Heinemann B, Künzler P, Eubel H et al. (2021) Estimating the number of protein molecules in a plant cell: protein and amino acid homeostasis during drought. Plant Physiol 185: 385–404
Dudkina NV, Heinemeyer J, Keegstra W et al. (2005) Structure of dimeric ATP synthase from mitochondria: an angular association of monomers induces the strong curvature of the inner membrane. FEBS Lett 579: 5769–5772
Sweetlove LJ, Beard KF, Nunes-Nesi A et al. (2010) Not just a circle: flux modes in the plant TCA cycle. Trends Plant Sci 15: 462–470
Budde RJ, Randall DD (1990) Pea leaf mitochondrial pyruvate dehydrogenase complex is inactivated in vivo in a light-dependent manner. Proc Natl Acad Sci USA 87: 673–676
Preuten T, Cincu E, Fuchs J et al. (2010) Fewer genes than organelles: extremely low and variable gene copy numbers in mitochondria of somatic plant cells. Plant J 64: 948–959
Lee CP, Eubel H, Solheim C, Millar AH (2012) Mitochondrial proteome heterogeneity between tissues from the vegetative and reproductive stages of Arabidopsis thaliana development. J Proteome Res 11: 3326–3343
Wurm CA, Neumann D, Lauterbach MA et al. (2011) Nanoscale distribution of mitochondrial import receptor Tom20 is adjusted to cellular conditions and exhibits an inner-cellular gradient. Proc Natl Acad Sci USA 108: 13546–13551
Fuchs R, Kopischke M, Klapprodt C et al. (2016) Immobilized subpopulations of leaf epidermal mitochondria mediate PENETRATION2-dependent pathogen entry control in Arabidopsis. Plant Cell 28: 130–145
Kuhnert F, Stefanski A, Overbeck N et al. (2020) Rapid single-step affinity purification of HA-tagged plant mitochondria. Plant Physiol 182: 692–706
Boussardon C, Przybyla-Toscano J, Carrie C, Keech O (2020) Tissue-specific isolation of Arabidopsis/plant mitochondria — IMTACT (isolation of mitochondria tagged in specific cell types). Plant J 103: 459–473
Niehaus M, Straube H, Künzler P et al. (2020) Rapid affinity purification of tagged plant mitochondria (Mito-AP) for metabolome and proteome analyses. Plant Physiol 182: 1194–1210
Lang M, Pröschel M, Brüggen N, Sonnewald U (2020) Tagging and catching: rapid isolation and efficient labeling of organelles using the covalent Spy-System in planta. Plant Methods 16: 122
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Danksagung
Wir danken allen Autoren der hier beleuchteten Studie. Der Austausch und die gemeinsamen Arbeiten der Plant Mito Group wurden in Teilen durch die Deutsche Botanische Gesellschaft und die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt (PAK918 — EU54/4-1, IF1655/3-1, MA2379/14-1, MU4137/1-1, SCHA1953/3-1, SCHW1719/5-1).
Funding note
Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.
Treffen der Plant Mito Group in Düsseldorf, 2018.
Das hier diskutierte proteombasierte Gedankenexperiment ist ein Resultat der gemeinsamen Aktivitäten der Plant Mito Group als informelle, offene Plattform von Wissenschaftler:innen in Deutschland (bisher aus Berlin, Bonn, Bremen, Düsseldorf, Halle, Hannover, Kaiserslautern, München, Münster, Potsdam und Ulm), die sich für die unterschiedlichsten Aspekte mitochondrieller Biologie in Pflanzen begeistern. Seitdem die Idee für diese Gruppe 2013 am Rande der International Conference for Plant Mitochondria in Rosario (Argentinien) u. a. von Axel Brennicke (1953–2017) angestoßen wurde, finden halbjährliche Treffen zur Diskussion aktueller Fragen um Mitochondrien der Pflanzen statt.
Rights and permissions
Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die in diesem Artikel enthaltenen Bilder und sonstiges Drittmaterial unterliegen ebenfalls der genannten Creative Commons Lizenz, sofern sich aus der Abbildungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das betreffende Material nicht unter der genannten Creative Commons Lizenz steht und die betreffende Handlung nicht nach gesetzlichen Vorschriften erlaubt ist, ist für die oben aufgeführten Weiterverwendungen des Materials die Einwilligung des jeweiligen Rechteinhabers einzuholen. Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der Lizenzinformation auf http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de.
About this article
Cite this article
Hildebrandt, T., Meyer, E. & Schwarzländer, M. Die Proteinausstattung eines einzelnen pflanzlichen Mitochondriums. Biospektrum 27, 715–718 (2021). https://doi.org/10.1007/s12268-021-1674-5
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s12268-021-1674-5