El ADN de cloroplasto ( cpDNA ) es el ADN ubicado en los cloroplastos, que son orgánulos fotosintéticos ubicados dentro de las células de algunos organismos eucariotas. Los cloroplastos, al igual que otros tipos de plastidios , contienen un genoma separado del del núcleo celular . La existencia del ADN del cloroplasto fue identificada bioquímicamente en 1959, [1] y confirmada por microscopía electrónica en 1962. [2] Los descubrimientos de que el cloroplasto contiene ribosomas [3] y realiza síntesis de proteínas [4] revelaron que el cloroplasto es genéticamente semi- autónomo. Las primeras secuencias completas del genoma del cloroplasto se publicaron en 1986, Nicotiana tabacum (tabaco) por Sugiura y colegas y Marchantia polymorpha (hepática) por Ozeki et al. [5] [6] Desde entonces, se ha secuenciado un gran número de ADN de cloroplastos de diversas especies .
El ADN de los cloroplastos es circular y suele tener entre 120.000 y 170.000 pares de bases de largo. [7] [8] [9] Pueden tener una longitud de contorno de alrededor de 30 a 60 micrómetros y una masa de alrededor de 80 a 130 millones de daltons . [10]
La mayoría de los cloroplastos tienen todo su genoma de cloroplasto combinado en un único anillo grande, aunque los de las algas dinófitas son una excepción notable: su genoma se divide en unos cuarenta plásmidos pequeños , cada uno de 2.000 a 10.000 pares de bases de largo. [11] Cada minicírculo contiene de uno a tres genes, [11] pero también se han encontrado plásmidos en blanco, sin ADN codificante .
Durante mucho tiempo se ha pensado que el ADN del cloroplasto tiene una estructura circular, pero algunas pruebas sugieren que el ADN del cloroplasto suele adoptar una forma lineal. [12] Se ha observado que más del 95% del ADN del cloroplasto en los cloroplastos del maíz está en forma lineal ramificada en lugar de círculos individuales. [11]
Muchos ADN de cloroplasto contienen dos repeticiones invertidas , que separan una sección larga de una sola copia (LSC) de una sección corta de una sola copia (SSC). [9]
Las repeticiones invertidas varían enormemente en longitud, oscilando entre 4.000 y 25.000 pares de bases de longitud cada una. [11] Las repeticiones invertidas en las plantas tienden a estar en el extremo superior de este rango, y cada una tiene entre 20.000 y 25.000 pares de bases de largo. [9] [13] Las regiones de repetición invertida generalmente contienen tres genes de ARN ribosomal y dos genes de ARNt , pero pueden expandirse o reducirse para contener tan solo cuatro o hasta más de 150 genes. [11] Si bien un par dado de repeticiones invertidas rara vez son completamente idénticos, siempre son muy similares entre sí, aparentemente como resultado de una evolución concertada . [11]
Las regiones de repetición invertida están altamente conservadas entre las plantas terrestres y acumulan pocas mutaciones. [9] [13] Existen repeticiones invertidas similares en los genomas de las cianobacterias y los otros dos linajes de cloroplastos ( glaucophyta y rhodophyceæ ), lo que sugiere que son anteriores al cloroplasto, [11] aunque algunos ADN de cloroplastos como los de los guisantes y algunas algas rojas [11] desde entonces han perdido las repeticiones invertidas. [13] [14] Otros, como el alga roja Porphyra, invirtieron una de sus repeticiones invertidas (convirtiéndolas en repeticiones directas). [11] Es posible que las repeticiones invertidas ayuden a estabilizar el resto del genoma del cloroplasto, ya que los ADN del cloroplasto que han perdido algunos de los segmentos de repetición invertida tienden a reorganizarse más. [14]
Cada cloroplasto contiene alrededor de 100 copias de su ADN en las hojas jóvenes, disminuyendo a 15 a 20 copias en las hojas más viejas. [15] Por lo general, están empaquetados en nucleoides que pueden contener varios anillos de ADN de cloroplasto idénticos. En cada cloroplasto se pueden encontrar muchos nucleoides. [10]
Aunque el ADN del cloroplasto no está asociado con histonas verdaderas , [16] en las algas rojas , se ha encontrado una proteína del cloroplasto (HC) similar a las histonas codificada por el ADN del cloroplasto que empaqueta firmemente cada anillo de ADN del cloroplasto en un nucleoide . [17]
En las algas rojas primitivas , los nucleoides del ADN del cloroplasto están agrupados en el centro de un cloroplasto, mientras que en las plantas verdes y las algas verdes , los nucleoides están dispersos por todo el estroma . [17]
Se han secuenciado más de 5000 genomas de cloroplastos y se puede acceder a ellos a través de la base de datos de genomas de orgánulos del NCBI. [18] Los primeros genomas de cloroplastos fueron secuenciados en 1986, a partir de tabaco ( Nicotiana tabacum ) [19] y hepática ( Marantia polymorpha ). [20] La comparación de las secuencias genéticas de la cianobacteria Synechocystis con las del genoma del cloroplasto de Arabidopsis proporcionó la confirmación del origen endosimbiótico del cloroplasto. [21] [22] También demostró el alcance significativo de la transferencia de genes desde el ancestro de las cianobacterias al genoma nuclear.
En la mayoría de las especies de plantas, el genoma del cloroplasto codifica aproximadamente 120 genes. [23] [24] Los genes codifican principalmente componentes centrales de la maquinaria fotosintética y factores involucrados en su expresión y ensamblaje. [25] En todas las especies de plantas terrestres, el conjunto de genes codificados por el genoma del cloroplasto está bastante conservado. Esto incluye cuatro ARN ribosómicos , aproximadamente 30 ARNt , 21 proteínas ribosómicas y 4 subunidades del complejo de ARN polimerasa codificado por plastidios que participan en la expresión de genes de plastidios. [25] La subunidad grande de Rubisco y 28 proteínas tilacoides fotosintéticas están codificadas en el genoma del cloroplasto. [25]
Con el tiempo, muchas partes del genoma del cloroplasto se transfirieron al genoma nuclear del huésped, [7] [8] [26] un proceso llamado transferencia endosimbiótica de genes . Como resultado, el genoma del cloroplasto está muy reducido en comparación con el de las cianobacterias de vida libre. Los cloroplastos pueden contener entre 60 y 100 genes, mientras que las cianobacterias suelen tener más de 1.500 genes en su genoma. [27] Por el contrario, sólo se conocen unos pocos casos en los que se han transferido genes al cloroplasto de varios donantes, incluidas bacterias. [28] [29] [30]
La transferencia endosimbiótica de genes es la forma en que conocemos los cloroplastos perdidos en muchos linajes cromalveolados . Incluso si un cloroplasto finalmente se pierde, los genes que donó al núcleo del antiguo huésped persisten, proporcionando evidencia de la existencia del cloroplasto perdido. Por ejemplo, mientras que las diatomeas (un heterocontofito ) ahora tienen un cloroplasto derivado de algas rojas , la presencia de muchos genes de algas verdes en el núcleo de las diatomeas proporcionan evidencia de que el ancestro de las diatomeas (probablemente también el ancestro de todos los cromalveolados) tenía un cloroplasto derivado de algas verdes en algún punto, que posteriormente fue reemplazado por el cloroplasto rojo. [31]
En las plantas terrestres, entre el 11% y el 14% del ADN de sus núcleos se remonta al cloroplasto, [32] hasta el 18% en Arabidopsis , lo que corresponde a unos 4.500 genes codificadores de proteínas. [33] Ha habido algunas transferencias recientes de genes del ADN del cloroplasto al genoma nuclear en plantas terrestres. [8]
De las aproximadamente tres mil proteínas que se encuentran en los cloroplastos, alrededor del 95% están codificadas por genes nucleares. Muchos de los complejos proteicos del cloroplasto constan de subunidades tanto del genoma del cloroplasto como del genoma nuclear del huésped. Como resultado, la síntesis de proteínas debe coordinarse entre el cloroplasto y el núcleo. El cloroplasto está principalmente bajo control nuclear, aunque los cloroplastos también pueden emitir señales que regulan la expresión genética en el núcleo, lo que se denomina señalización retrógrada . [34]
La síntesis de proteínas dentro de los cloroplastos se basa en una ARN polimerasa codificada por el propio genoma del cloroplasto, que está relacionada con las ARN polimerasas que se encuentran en las bacterias. Los cloroplastos también contienen una misteriosa segunda ARN polimerasa codificada por el genoma nuclear de la planta. Las dos ARN polimerasas pueden reconocer y unirse a diferentes tipos de promotores dentro del genoma del cloroplasto. [35] Los ribosomas de los cloroplastos son similares a los ribosomas bacterianos. [36]
La edición de ARN es la inserción, eliminación y sustitución de nucleótidos en una transcripción de ARNm antes de su traducción a proteína. El ambiente altamente oxidativo dentro de los cloroplastos aumenta la tasa de mutación, por lo que se necesitan reparaciones posteriores a la transcripción para conservar las secuencias funcionales. El editosoma del cloroplasto sustituye C -> U y U -> C en ubicaciones muy específicas de la transcripción. Esto puede cambiar el codón de un aminoácido o restaurar un pseudogén no funcional agregando un codón de inicio AUG o eliminando un codón de parada UAA prematuro. [37]
El editosoma reconoce y se une a la secuencia cis aguas arriba del sitio de edición. La distancia entre el sitio de unión y el sitio de edición varía según el gen y las proteínas involucradas en el editosoma. En el proceso de edición del ARN participan cientos de proteínas PPR diferentes del genoma nuclear. Estas proteínas constan de aminoácidos repetidos de 35 unidades, cuya secuencia determina el sitio de unión cis para la transcripción editada. [37]
Las plantas terrestres basales, como las hepáticas, los musgos y los helechos, tienen cientos de sitios de edición diferentes, mientras que las plantas con flores suelen tener entre treinta y cuarenta. Las plantas parásitas como Epifagus virginiana muestran una pérdida de edición de ARN que resulta en una pérdida de función de los genes de fotosíntesis. [38]
El mecanismo de replicación del ADN del cloroplasto (cpDNA) no se ha determinado de manera concluyente, pero se han propuesto dos modelos principales. Los científicos han intentado observar la replicación de los cloroplastos mediante microscopía electrónica desde la década de 1970. [39] [40] Los resultados de los experimentos de microscopía llevaron a la idea de que el ADN del cloroplasto se replica utilizando un bucle de doble desplazamiento (bucle D). A medida que el bucle D se mueve a través del ADN circular, adopta una forma intermedia theta, también conocida como intermediario de replicación de Cairns, y completa la replicación con un mecanismo de círculo rodante. [39] [12] La replicación comienza en puntos de origen específicos. Se abren múltiples horquillas de replicación , lo que permite que la maquinaria de replicación replique el ADN. A medida que continúa la replicación, las bifurcaciones crecen y eventualmente convergen. Las nuevas estructuras de cpDNA se separan, creando cromosomas hijos de cpDNA.
Además de los primeros experimentos de microscopía, este modelo también está respaldado por las cantidades de desaminación observadas en el cpDNA. [39] La desaminación ocurre cuando se pierde un grupo amino y es una mutación que a menudo resulta en cambios de bases. Cuando la adenina se desamina, se convierte en hipoxantina (H). La hipoxantina puede unirse a la citosina y, cuando el par de bases HC se replica, se convierte en un GC (por lo tanto, un cambio de base A → G). [41]
En cpDNA, hay varios gradientes de desaminación A → G. El ADN se vuelve susceptible a eventos de desaminación cuando es monocatenario. Cuando se forman horquillas de replicación, la hebra que no se copia es monocatenaria y, por lo tanto, corre el riesgo de desaminación A → G. Por lo tanto, los gradientes en la desaminación indican que lo más probable es que estuvieran presentes horquillas de replicación y la dirección en la que se abrieron inicialmente (el gradiente más alto probablemente sea el más cercano al sitio de inicio porque fue monocatenario durante la mayor cantidad de tiempo). [39] Este mecanismo sigue siendo la teoría principal en la actualidad; sin embargo, una segunda teoría sugiere que la mayor parte del ADNc es en realidad lineal y se replica mediante recombinación homóloga. Sostiene además que sólo una minoría del material genético se mantiene en cromosomas circulares, mientras que el resto se encuentra en estructuras ramificadas, lineales u otras estructuras complejas. [39] [12]
Uno de los principales modelos competitivos para el cpDNA afirma que la mayor parte del cpDNA es lineal y participa en estructuras de recombinación y replicación homólogas similares al bacteriófago T4 . [12] Se ha establecido que algunas plantas tienen cpDNA lineal, como el maíz, y que más aún contienen estructuras complejas que los científicos aún no comprenden; [12] sin embargo, la opinión predominante hoy en día es que la mayor parte del ADNcp es circular. Cuando se realizaron los experimentos originales con cpDNA, los científicos notaron estructuras lineales; sin embargo, atribuyeron estas formas lineales a círculos discontinuos. [12] Si las estructuras ramificadas y complejas observadas en los experimentos de cpDNA son reales y no artefactos de ADN circular concatenado o círculos rotos, entonces un mecanismo de replicación de bucle D es insuficiente para explicar cómo se replicarían esas estructuras. [12] Al mismo tiempo, la recombinación homóloga no explica los múltiples gradientes A → G observados en los plastomas. [39] Esta deficiencia es una de las mayores de la teoría de la estructura lineal.
El movimiento de tantos genes del cloroplasto hacia el núcleo significa que muchas proteínas del cloroplasto que se suponía debían traducirse en el cloroplasto ahora se sintetizan en el citoplasma. Esto significa que estas proteínas deben dirigirse de regreso al cloroplasto e importarse a través de al menos dos membranas del cloroplasto. [42]
Curiosamente, alrededor de la mitad de los productos proteicos de los genes transferidos ni siquiera regresan al cloroplasto. Muchos se convirtieron en exaptaciones , asumiendo nuevas funciones como participar en la división celular , el transporte de proteínas e incluso la resistencia a enfermedades . Unos pocos genes del cloroplasto encontraron nuevos hogares en el genoma mitocondrial ; la mayoría se convirtieron en pseudogenes no funcionales , aunque algunos genes de ARNt todavía funcionan en la mitocondria . [27] Algunos productos proteicos del ADN del cloroplasto transferidos se dirigen a la vía secretora [27] (aunque muchos plastidios secundarios están limitados por una membrana más externa derivada de la membrana celular del huésped y, por lo tanto , topológicamente fuera de la célula, porque para llegar al cloroplasto desde En el citosol hay que atravesar la membrana celular , como si se dirigiera al espacio extracelular (en esos casos, las proteínas dirigidas al cloroplasto sí viajan inicialmente por la vía secretora). [43]
Debido a que la célula que adquiría un cloroplasto ya tenía mitocondrias (y peroxisomas y una membrana celular para la secreción), el nuevo huésped del cloroplasto tuvo que desarrollar un sistema único de direccionamiento de proteínas para evitar que las proteínas del cloroplasto se enviaran al orgánulo equivocado . [42]
Los polipéptidos , los precursores de las proteínas , son cadenas de aminoácidos . Los dos extremos de un polipéptido se denominan extremo N , o extremo amino , y extremo C , o extremo carboxilo . [44] Para muchas (pero no todas) [45] proteínas del cloroplasto codificadas por genes nucleares , se agregan péptidos de tránsito escindibles a los extremos N de los polipéptidos, que se utilizan para ayudar a dirigir el polipéptido al cloroplasto para su importación [42] [46] (Los péptidos de tránsito N-terminal también se utilizan para dirigir polipéptidos a las mitocondrias de las plantas ). [47] Las secuencias de tránsito N-terminal también se denominan presecuencias [42] porque están ubicadas en el extremo "frontal" de un polipéptido: los ribosomas sintetizan polipéptidos desde el extremo N al extremo C. [44]
Los péptidos de tránsito de cloroplastos exhiben una enorme variación en longitud y secuencia de aminoácidos . [46] Pueden tener de 20 a 150 aminoácidos de largo [42] , una longitud inusualmente larga, lo que sugiere que los péptidos de tránsito son en realidad colecciones de dominios con diferentes funciones. [46] Los péptidos de tránsito tienden a tener carga positiva , [42] ricos en aminoácidos hidroxilados como serina , treonina y prolina , y pobres en aminoácidos ácidos como el ácido aspártico y el ácido glutámico . [46] En una solución acuosa , la secuencia de tránsito forma una espiral aleatoria. [42]
Sin embargo, no todas las proteínas del cloroplasto incluyen un péptido de tránsito escindible N-terminal. [42] Algunos incluyen la secuencia de tránsito dentro de la parte funcional de la propia proteína. [42] Algunos tienen su secuencia de tránsito adjunta a su extremo C-terminal . [48] La mayoría de los polipéptidos que carecen de secuencias de dirección N-terminales son los que se envían a la membrana externa del cloroplasto , más al menos uno enviado a la membrana interna del cloroplasto . [42]
Después de que se sintetiza un polipéptido del cloroplasto en un ribosoma en el citosol , la energía del ATP se puede utilizar para fosforilar o agregar un grupo fosfato a muchos (pero no a todos) de ellos en sus secuencias de tránsito. [42] La serina y la treonina (ambas muy comunes en las secuencias de tránsito del cloroplasto, que representan entre el 20 y el 30 % de la secuencia) [49] son a menudo los aminoácidos que aceptan el grupo fosfato . [47] [49] La enzima que lleva a cabo la fosforilación es específica de los polipéptidos del cloroplasto e ignora las destinadas a las mitocondrias o los peroxisomas . [49]
La fosforilación cambia la forma del polipéptido, [49] facilitando que las proteínas 14-3-3 se unan al polipéptido. [42] [50] En las plantas, las proteínas 14-3-3 solo se unen a las preproteínas del cloroplasto. [47] También está unido por la proteína de choque térmico Hsp70 que evita que el polipéptido se pliegue prematuramente. [42] Esto es importante porque evita que las proteínas del cloroplasto asuman su forma activa y lleven a cabo sus funciones de cloroplasto en el lugar equivocado: el citosol . [47] [50] Al mismo tiempo, deben mantener la forma suficiente para que puedan ser reconocidos e importados al cloroplasto. [47]
La proteína de choque térmico y las proteínas 14-3-3 juntas forman un complejo guía citosólico que facilita la importación del polipéptido del cloroplasto al cloroplasto. [42]
Alternativamente, si el péptido de tránsito de una preproteína de cloroplasto no está fosforilado, una preproteína de cloroplasto aún puede unirse a una proteína de choque térmico o Toc159. Estos complejos pueden unirse al complejo TOC en la membrana externa del cloroplasto utilizando energía GTP . [42]
El complejo TOC , o translocón en la membrana externa del cloroplasto , es un conjunto de proteínas que importa preproteínas a través de la envoltura externa del cloroplasto . Se han identificado cinco subunidades del complejo TOC: dos proteínas de unión a GTP , Toc34 y Toc159, el túnel de importación de proteínas Toc75, además de las proteínas Toc64 [42] y Toc12. [45]
Las primeras tres proteínas forman un complejo central que consta de un Toc159, de cuatro a cinco Toc34 y cuatro Toc75 que forman cuatro agujeros en un disco de 13 nanómetros de ancho. Todo el complejo central pesa alrededor de 500 kilodaltons . Las otras dos proteínas, Toc64 y Toc12, están asociadas con el complejo central pero no forman parte de él. [45]
![Toc34 de una planta de guisante. Toc34 tiene tres moléculas casi idénticas (mostradas en tonos de verde ligeramente diferentes), cada una de las cuales forma un dímero con una de sus moléculas adyacentes. Parte del sitio de unión de una molécula de PIB está resaltado en rosa.[51]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/TOC34.png/1280px-TOC34.png)
Toc34 es una proteína integral en la membrana externa del cloroplasto que está anclada a ella por su cola C-terminal hidrofóbica [52] . [42] [50] Sin embargo, la mayor parte de la proteína, incluido su gran dominio de unión a trifosfato de guanosina (GTP), se proyecta hacia el estroma. [50]
El trabajo de Toc34 es capturar algunas preproteínas del cloroplasto en el citosol y transferirlas al resto del complejo TOC. [42] Cuando el GTP , una molécula de energía similar al ATP , se une a Toc34, la proteína se vuelve mucho más capaz de unirse a muchas preproteínas del cloroplasto en el citosol . [42] La presencia de la preproteína del cloroplasto hace que Toc34 descomponga el GTP en guanosina difosfato (PIB) y fosfato inorgánico . Esta pérdida de GTP hace que la proteína Toc34 libere la preproteína del cloroplasto, entregándola a la siguiente proteína TOC. [42] Toc34 luego libera la molécula de PIB agotada, probablemente con la ayuda de un factor de intercambio de PIB desconocido . Un dominio de Toc159 podría ser el factor de intercambio que lleve a cabo la eliminación del PIB. La proteína Toc34 puede entonces tomar otra molécula de GTP y comenzar el ciclo nuevamente. [42]
Toc34 se puede desactivar mediante fosforilación . Una proteína quinasa que se desplaza por la membrana externa del cloroplasto puede usar ATP para agregar un grupo fosfato a la proteína Toc34, impidiendo que pueda recibir otra molécula de GTP , inhibiendo la actividad de la proteína. Esto podría proporcionar una forma de regular la importación de proteínas a los cloroplastos. [42] [50]
Arabidopsis thaliana tiene dos proteínas homólogas , AtToc33 y AtToc34 ( At significa Arabidopsis t haliana ), [42] [50] , cada una de las cuales tiene aproximadamente un 60% de identidad en la secuencia de aminoácidos con la Toc34 en los guisantes (llamada ps Toc34). [50] AtToc33 es el más común en Arabidopsis , [50] y es el análogo funcional de Toc34 porque puede desactivarse mediante fosforilación. AtToc34, por otro lado, no se puede fosforilar. [42] [50]
Toc159 es otra subunidad TOC de unión a GTP , como Toc34. Toc159 tiene tres dominios . En el extremo N-terminal está el dominio A, que es rico en aminoácidos ácidos y ocupa aproximadamente la mitad de la longitud de la proteína. [42] [52] El dominio A a menudo se escinde , dejando un fragmento de 86 kilodalton llamado Toc86. [52] En el medio está su dominio de unión a GTP , que es muy similar al dominio de unión a GTP homólogo en Toc34. [42] [52] En el extremo C-terminal está el dominio M hidrofílico , [42] que ancla la proteína a la membrana externa del cloroplasto. [52]
Toc159 probablemente funciona de manera muy similar a Toc34, reconociendo proteínas en el citosol mediante GTP . Puede regularse mediante fosforilación , pero mediante una proteína quinasa diferente a la que fosforila Toc34. [45] Su dominio M forma parte del túnel por el que viajan las preproteínas del cloroplasto y parece proporcionar la fuerza que empuja a las preproteínas, utilizando la energía del GTP . [42]
Toc159 no siempre se encuentra como parte del complejo TOC; también se ha encontrado disuelto en el citosol . Esto sugiere que podría actuar como una lanzadera que encuentra preproteínas de cloroplasto en el citosol y las transporta de regreso al complejo TOC. Sin embargo, no hay mucha evidencia directa de este comportamiento. [42]
En Arabidopsis thaliana se ha encontrado una familia de proteínas Toc159, Toc159, Toc132, Toc120 y Toc90 . Varían en la longitud de sus dominios A, que desaparecen por completo en Toc90. Toc132, Toc120 y Toc90 parecen tener funciones especializadas en la importación de cosas como preproteínas no fotosintéticas y no pueden reemplazar a Toc159. [42]
Toc75 es la proteína más abundante en la envoltura exterior del cloroplasto. Es un tubo transmembrana que forma la mayor parte del poro de TOC. Toc75 es un canal de barril β revestido por 16 láminas plisadas β . [42] El agujero que forma tiene aproximadamente 2,5 nanómetros de ancho en los extremos y se reduce a aproximadamente 1,4 a 1,6 nanómetros de diámetro en su punto más estrecho, lo suficientemente ancho como para permitir el paso de las preproteínas de cloroplasto parcialmente plegadas. [42]
Toc75 también puede unirse a las preproteínas del cloroplasto, pero es mucho peor que Toc34 o Toc159. [42]
Arabidopsis thaliana tiene múltiples isoformas de Toc75 que reciben su nombre según lasposiciones cromosómicas de los genes que las codifican. AtToc75 III es el más abundante de ellos. [42]
El translocón TIC , o translocón en el translocón de la membrana interna del cloroplasto [42], es otro complejo proteico que importa proteínas a través de la envoltura interna del cloroplasto . Las cadenas polipeptídicas del cloroplasto probablemente viajan a través de los dos complejos al mismo tiempo, pero el complejo TIC también puede recuperar preproteínas perdidas en el espacio intermembrana . [42]
Al igual que el translocón TOC, el translocón TIC tiene un gran complejo central rodeado por algunas proteínas periféricas poco asociadas como Tic110, Tic40 y Tic21. [53] El complejo central pesa alrededor de un millón de daltons y contiene Tic214, Tic100, Tic56 y Tic20 I, posiblemente tres de cada uno. [53]
"Tic20 es una proteína integral que se cree que tiene cuatro hélices α transmembrana ". [42] Se encuentra en el complejo TIC de 1 millón de daltons . [53] Debido a que es similar a los transportadores de aminoácidos bacterianos y a la proteína de importación mitocondrial Tim17 [42] ( translocasa en la membrana mitocondrial interna ) , [ 54] se ha propuesto que sea parte del canal de importación TIC . [42] Sin embargo , no hay evidencia in vitro de esto. [42] En Arabidopsis thaliana , se sabe que por cada cinco proteínas Toc75 en la membrana externa del cloroplasto, hay dos proteínas Tic20 I (la forma principal de Tic20 en Arabidopsis ) en la membrana interna del cloroplasto. [53]
A diferencia de Tic214, Tic100 o Tic56, Tic20 tiene parientes homólogos en las cianobacterias y en casi todos los linajes de cloroplastos, lo que sugiere que evolucionó antes de la primera endosimbiosis de cloroplastos. Tic214, Tic100 y Tic56 son exclusivos de los cloroplastos de cloroplastidano , lo que sugiere que evolucionaron más tarde. [53]
Tic214 es otra proteína del complejo central TIC, llamada así porque pesa poco menos de 214 kilodaltons . Tiene 1786 aminoácidos de longitud y se cree que tiene seis dominios transmembrana en su extremo N-terminal . Tic214 se destaca por estar codificado por el ADN del cloroplasto, más específicamente el primer marco de lectura abierto ycf1 . Tic214 y Tic20 juntos probablemente constituyen la parte del complejo TIC de un millón de daltons que abarca toda la membrana . Tic20 está enterrado dentro del complejo mientras que Tic214 está expuesto en ambos lados de la membrana interna del cloroplasto . [53]
Tic100 es una proteína codificada nuclear que tiene 871 aminoácidos de longitud. Los 871 aminoácidos en conjunto pesan poco menos de 100 mil daltons , y dado que la proteína madura probablemente no pierde ningún aminoácido cuando se importa al cloroplasto (no tiene péptido de tránsito escindible ), se llamó Tic100. Tic100 se encuentra en los bordes del complejo de 1 millón de daltons en el lado que mira al espacio intermembrana del cloroplasto . [53]
Tic56 también es una proteína codificada nuclear . La preproteína que codifica su gen tiene una longitud de 527 aminoácidos y un peso cercano a 62 mil daltons ; la forma madura probablemente se somete a un procesamiento que la reduce a algo que pesa 56 mil daltons cuando se importa al cloroplasto. Tic56 está en gran medida integrado dentro del complejo de 1 millón de daltons. [53]
Tic56 y Tic100 están muy conservados entre las plantas terrestres, pero no se parecen a ninguna proteína cuya función se conozca. Tampoco tiene dominios transmembrana . [53]
Número de copias de ctDNA por cloroplasto.