K+ Transport durch den OsHKT2;4 Transporter aus Reis mit atypischen Na+ Transporteigenschaften und Konkurrenz bei der Permeation von K+ über Mg2+ und Ca2+ Ionen

Mitglieder der Klasse II der HKT-Transporter, die bisher nur aus Gräsern isoliert wurden, wurden gefunden, um Na(+)-K(+)-Cotransport zu vermitteln und bei hohen Na(+)-Konzentrationen bevorzugten sie einen Na(+)-selektiven Transport, abhängig von den ionischen Bedingungen. Aber die physiologischen Funktionen dieser K(+)-transportierenden Klasse II der HKT-Transporter bleiben in Pflanzen unbekannt, mit der Ausnahme des einzigartigen Klasse II Na(+) Transporters OsHKT2;1. Der genetisch veränderbare Reis (Oryza sativa; Hintergrund Nipponbare) besitzt zwei vorhergesagte K(+)-transportierende Klasse II HKT-Transporter-Gene, OsHKT2;3 und OsHKT2;4. In dieser Studie haben wir die Ionauswahl des Klasse II Reis HKT Transporters OsHKT2;4 in Hefe und Xenopus laevis Eizellen charakterisiert. OsHKT2;4 rettete den Wachstumsdefekt eines K(+)-Aufnahme-defizienten Hefemutanten. Das grün fluoreszierende Protein-OsHKT2;4 wird an die Plasmamembran in transgenen Pflanzenzellen zielgerichtet. OsHKT2;4-exprimierende Eizellen zeigten eine starke K(+)-Permeabilität. Interessanterweise erforderte der K(+)-Zufluss in OsHKT2;4-exprimierenden Eizellen jedoch keine Stimulation durch extrazelluläres Na(+), im Gegensatz zu anderen Klasse II HKT-Transportern. Darüber hinaus zeigten OsHKT2;4-vermittelte Ströme Permeabilitäten sowohl für Mg(2+) als auch für Ca(2+) in Abwesenheit konkurrierender K(+)-Ionen. Vergleichende Analysen der Ca(2+) und Mg(2+) Permeabilitäten in mehreren HKT-Transportern, einschließlich Arabidopsis thaliana HKT1;1 (AtHKT1;1), Triticum aestivum HKT2;1 (TaHKT2;1), OsHKT2;1, OsHKT2;2 und OsHKT2;4, zeigten, dass nur OsHKT2;4 und in geringerem Maße TaHKT2;1 Mg(2+) Transport vermitteln. Interessanterweise zeigen Kationenkonkurrenzanalysen, dass die Selektivität dieser beiden Klasse II HKT-Transporter für K(+) über zweiwertigen Kationen dominant ist, was darauf hindeutet, dass der Transport von Mg(2+) und Ca(2+) über OsHKT2;4 möglicherweise gering ist und von konkurrierenden K(+)-Konzentrationen in Pflanzen abhängt.