ミトコンドリアリボソームタンパク質をコードする核RPS10遺伝子のサイレンシングは、シロイヌナズナのミトコンドリアの翻訳を変化させます

植物ミトコンドリア遺伝子発現の翻訳制御についてはほとんど知られていない。ここでは、シロイヌナズナのミトコンドリア転写産物の微分翻訳の証拠を提供します。ミトコンドリアリボソームタンパク質S10をコードする核RPS10遺伝子のサイレンシングは、ミトリボソームの小さいサブユニットと大型サブユニットの比率を乱し、後者の過剰であることがわかりました。さらに、小さなサブユニットの一部は不完全であり、少なくともS10タンパク質がありません。RPS10細胞は、細胞あたりのミトコンドリアDNAコピー数も増加し、すべてのミトコンドリア転写産物のアップレギュレーションを引き起こします。ミトコンドリアの翻訳も変化して、転写産物の過蓄積を大きく無効にし、その結果、リボソームタンパク質のみが過敏になっていますが、酸化的リン酸化サブユニットはダウンレギュレートされます。ミトリボソームと酸化的リン酸化系（oxphos）錯体の核エンコード成分の発現はあまり影響を受けていないようです。核およびミトコンドリアゲノムの発現の究極の調整は、複雑なアセンブリレベルで発生します。これらの発見は、ミトリボソームがオックスフォスおよびリボソームタンパク質に対するmRNAの翻訳の効率を変化させることにより、遺伝子発現を調節できることを示しています。

Hardly anything is known about translational control of plant mitochondrial gene expression. Here, we provide evidence for differential translation of mitochondrial transcripts in Arabidopsis thaliana. We found that silencing of the nuclear RPS10 gene encoding mitochondrial ribosomal protein S10 disturbs the ratio between the small and large subunits of mitoribosomes, with an excess of the latter. Moreover, a portion of the small subunits are incomplete, lacking at least the S10 protein. rps10 cells also have an increased mitochondrial DNA copy number per cell, causing an upregulation of all mitochondrial transcripts. Mitochondrial translation is also altered so that it largely overrides the hyperaccumulation of transcripts, and as a consequence, only ribosomal proteins are oversynthesized, whereas oxidative phosphorylation subunits are downregulated. Expression of nuclear-encoded components of mitoribosomes and oxidative phosphorylation system (OXPHOS) complexes seems to be less affected. The ultimate coordination of expression of the nuclear and mitochondrial genomes occurs at the complex assembly level. These findings indicate that mitoribosomes can regulate gene expression by varying the efficiency of translation of mRNAs for OXPHOS and ribosomal proteins.