Häufige Fusion und Spaltung von Pflanzenmitochondrien mit ungleicher Nucleoidverteilung

Das Gleichgewicht zwischen mitochondrialer Fusion und Spaltung beeinflusst die netzartige Form der Mitochondrien in Hefen. Es ist wenig darüber bekannt, ob eine mitochondriale Fusion in Pflanzen stattfindet. Pflanzenmitochondrien sind normalerweise zahlreicher und mehr körnchenförmig als tierische Mitochondrien. BLAST-Suchen der nuklearen und mitochondrialen Genomsequenzen von Arabidopsis thaliana fanden kein offensichtliches Homolog der in Tieren und Hefen gefundenen mitochondrialen Fusionsgene. Um zu bestimmen, ob mitochondriale Fusion tatsächlich in Pflanzen stattfindet, haben wir Mitochondrien in Zellen von Zwiebel-Epidermis mit einem mitochondrien-targetierten, photokonvertierbaren fluoreszierenden Protein Kaede markiert und dann die Fluoreszenz einiger Mitochondrien innerhalb einer Zelle von grün auf rot verändert. Häufige und vorübergehende Fusion von roten und grünen Mitochondrien wurde durch das Erscheinen von gelben Mitochondrien demonstriert, die anschließend wieder teilten. Wir zeigen auch, dass mitochondriale Spaltung gelegentlich ohne eine gleichmäßige Verteilung des Nucleoids (DNA-Protein-Komplex in Mitochondrien) erfolgt, was zur Koexistenz von Mitochondrien führt, die unterschiedliche Mengen an DNA in einer einzigen Zelle enthalten. Die Heterogenität des DNA-Gehalts in Mitochondrien kann durch die häufige und vorübergehende Fusion von Mitochondrien überwunden werden.