Membrane and Cell BiologyMembrane and Cell BiologyБиологические мембраны0233-47553034-5219The Russian Academy of Sciences36223910.7868/S3034521925060052ArticlesСТАТЬИResearch ArticleInfluence of Microsomal Rafts on DNA Import into Mitochondria of Potato Tubers (Solanum tuberosum L.)ВЛИЯНИЕ РАФТОВ МИКРОСОМ НА ИМПОРТ ДНК В МИТОХОНДРИИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ (Solanum tuberosum L.)KapustinaI. S.КапустинаИ. С.-ShmakovV. N.ШмаковВ. Н.-OzolinaN. V.ОзолинаН. В.-NurminskyV. N.НурминскийВ. Н.-GurinaV. V.ГуринаВ. В.-SpiridonovaE. V.СпиридоноваЕ. В.yatakol@mail.ruKonstantinovYu. M.КонстантиновЮ. М.-Federal State Budgetary Scientific Institution Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesСибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН15122025426VOL 42, NO6 (2025)ТОМ 42, №6 (2025)25122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.rcsi.science/0233-4755/article/view/362239

The influence of microsomes and lipid rafts isolated from them on DNA import into potato (Solanum tuberosum L.) mitochondria was studied. Ultracentrifugation of microsomes treated with Triton X-100 revealed three opalescence zones containing rafts in 15%, 25%, and 35% sucrose gradients. When individual raft fractions were added to the mitochondrial DNA import system in organello, their ability to enhance DNA import activity to varying degrees (from 4 to 23 times, depending on their membrane origin) was established.

Изучено влияние микросом и изолированных из них липидных рафтов на импорт ДНК в митохондрии картофеля (Solanum tuberosum L.). В результате ультрацентрифугирования препарата микросом, обработанных тритоном X-100, выявлено 3 зоны опалесценции, содержащих рафты: в 15, 25 и 35% градиента сахарозы. При добавлении отдельных фракций рафтов к системе митохондриального импорта ДНК in organello установлена их способность в разной степени (от 4 до 23 раз в зависимости от их мембранного происхождения) усиливать активность импорта ДНК.

Solanum tuberosummitochondriaDNAimportmicrosomesraftsSolanum tuberosumмитохондрииДНКимпортмикросомырафтыРабота выполнена в рамках государственного задания Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН № 0277-2025-0001 (рег. № НИОКТР – 125021702323-2) на оборудовании ЦКП «Биоаналитика» Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (г. Иркутск).Szymański J., Janikiewicz J., Michalska B., Patalas-Krawczyk P., Perrone M., Ziółkowski W., Duszynski J., Pinton P., Dobrzyń A., Więckowski M.R. 2017. Interaction of mitochondria with the endoplasmic reticulum and plasma membrane in calcium homeostasis, lipid trafficking and mitochondrial structure. Int. J. Mol. Sci. 18 (7), 1576. https://doi.org/10.3390/ijms18071576Ilaçqua N., Sanchez-Alvarez M., Bachmann M., Costiniti V., Del Pozo M.A., Giacomello M. 2017. Protein localization at mitochondria-ER contact sites in basal and stress conditions. Front. Cell Dev. Biol. 5, 1–14. https://doi.org/10.3389/fcell.2017.00107Lahiri S., Toulmay A., Prinz W.A. 2015. Membrane contact sites, gateways for lipid homeostasis. Curr. Opin. Cell Biol. 33, 82–87. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2014.12.004Dolman N.J., Gerasimenko J.V., Gerasimenko O.V., Voronina S.G., Petersen O.H., Teplkin A.V. 2005. Stable Golgi-mitochondria complexes and formation of Golgi Ca(2+) gradients in pancreatic acinar cells. J. Biol. Chem. 280 (16), 15794–15799. https://doi.org/10.1074/jbc.M412694200Hoffmann P.C., Kukulski W. 2017. Perspective on architecture and assembly of membrane contact. Biol. Cell. 109, 400–408. https://doi.org/10.1111/boc.201700031Annunziata I., Patterson A., d'Azzo A. 2015. Isolation of mitochondria-associated ER membranes (MAMs) and glycosphingolipid-enriched microdomains (GEMs) from brain tissues and neuronal cells. Methods Mol. Biol. 1264, 25–33. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2257-4_3Kormmann B., Currie E., Collins S.R., Schuldiner M., Nunnari J., Weissmann J.S., Walter P. 2009. An ER-mitochondria tethering complex revealed by a synthetic biology screen. Science. 325, 477–481. https://doi.org/10.1126/science.1175088Bockler S., Westermann B. 2014. ER-mitochondria contacts as sites of mitophagosome formation. Autophagy. 10, 1346–1347. https://doi.org/10.4161/auto.28981Sano R., Annunziata I., Patterson A., Moshiach S., Gomero E., Opferman J., Forte M., d'Azzo. 2009. GM1-ganglioside accumulation at the mitochondria-associated ER membranes links ER stress to Ca^{2+}-dependent mitochondrial apoptosis. Mol. Cell. 36, 500–511. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2009.10.021Fujimotoat M., Hayashi T., Su T.P. 2012. The role of cholesterol in the association of endoplasmic reticulum membranes with mitochondria. Biochem. Biophys. Res. Commun. 417, 635–639. https://doi.org/10.1016/j.bbre.2011.12.022Pike L.J. 2006. Rafis defined: A report on the Keystone Symposium on lipid rafts and cell function. J. Lipid Res. 47 (7), 1597–1598. https://doi.org/10.1194/jlr.E600002-JLR200Ozolina N.V., Nesterkina I.S., Kolesnikova E.V., Salyaev R.K., Nurminsky V.N., Rakevich A.L., Martynovich E.F., Chernyshov M.Y. 2013. Tomoplast of Beta vulgaris L. contains detergent-resistant membrane microdomains. Planta. 237 (3), 859–871. https://doi.org/10.1007/s00425-012-1800-1Heстеров B.H., Heстеркина И.С., Розенцвет О.А., Озолина Н.В., Салзев Р.К. 2017. Обнаружение липид-белковых микродоменов (рафтов) и изучение их функциональной роли в хлоропластных мембранах галофитов. ДАН. 476 (3), 350–352.Константинов Ю.М., Дитриш А., Вебер-Логофи Ф., Ибрагим Н., Клименко Е.С., Тарасенко В.И., Болотова Т.А., Кулиниченко М.В. 2016. Импорт ДНК в митохондрии. Биохимия. 81 (10), 1307–1321.Koulintchenko M., Konstantinov Y., Dietrich A. 2003. Plant mitochondria actively import DNA via the permeability transition pore complex. EMBO J. 22 (6), 1245–1254. https://doi.org/10.1093/emboj/cdg128Тарасенко Т.А., Тарасенко В.И., Кулиниченко М.В., Клименко Е.С., Константинов Ю.М. 2019. Импорт ДНК в митохондрии растений: комплексный подход для изучения in organello и in vivo. Биохимия. 84 (7), 1036–1048.Neuburger M. 1982. Purification of plant mitochondria by isopycnic centrifugation in density gradients of Percoll. Arch. Biochem. Biophys. 217 (1), 312–323. https://doi.org/10.1016/0003-9861(82)90507-0Kriechbaumer V. 2018. ER microsome preparation in Arabidopsis thaliana. Methods Mol. Biol. 1691, 117–123.LaMontagne E.D., Collins C.A., Peck S.C., Heese A. 2016. Isolation of microsomal membrane proteins from Arabidopsis thaliana. Curr. Protoс. Plant. Biol. 1 (1), 217–234. https://doi.org/10.1002/cppb.20020Rozentsvet O.A., Bogdanova E.S., Nurminsky V.N., Nesterov V.N., Chernyshov M.Y. 2023. Detergent-resistant membranes in chloroplasts and mitochondria of the halophyte Salicornia perennans under salt stress. Plants. 12 (6), 1265. https://doi.org/10.3390/plants12061265Morel J., Claverol S., Mongrand S., Furt F., Fromentin J., Bessoule J., Blein J., Simon-Plast F. 2006. Proteomics of plant detergent-resistant membranes. Mol. Cell. Proteomics. 5 (8), 1396–1411.Bradford M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72 (1–2), 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3Клименко Е.С., Милейко В.А., Морозкин Е.С., Лактионов П.П., Константинов Ю.М. 2011. Характеристика импорта и экспорта ДНК в митохондриях картофеля (Solanum tuberosum) с использованием метода количественной ПЦР. Биол. Мембраны. 28 (3), 199–205.Гланц С. 1999. Медико-биологическая статистика. М.: Практика. 459 с.Клименко Е.С., Heстеркина И.С., Озолина Н.В., Гурина В.В., Кулинченко М.В., Константинов Ю.М. 2020. Влияние рафтов тонопласта на импорт ДНК в митохондрии клубней картофеля (Solanum tuberosum). Биол. мембраны. 37 (5), 396–400. https://doi.org/10.31857/S0233475520050060Laloi M., Perret A.M., Chatre L., Melser S., Cantrel C., Vaultier M.N., Zachowski A., Bathany K., Schmitter J.M., Vallet M., Lessire R., Hartmann M.A., Moreau P. 2007. Insights into the role of specific lipids in the formation and delivery of lipid microdomains to the plasma membrane of plant cells. Plant Physiol. 143 (1), 461–472. https://doi.org/10.1104/pp.106.091496Guillier C., Cacas J.L., Recorbet G., Deprêtre N., Mounier A., Mongrand S., Simon-Plas F., Wipf D., Dumas-Gaudot E. 2014. Direct purification of detergent-insoluble membranes from Medicago truncatula root microsomes: comparison between floatation and sedimentation. BMC Plant Biol. 14, 255. https://doi.org/10.1186/s12870-014-0255-xTateda C, Watanabe K, Kusano T, Takahashi Y. 2011. Molecular and genetic characterization of the gene family encoding the voltage-dependent anion channel in Arabidopsis. J. Exp. Bot. 62 (14), 4773–4785. https://doi.org/10.1093/jxb/err113Jahn H., Bartos L., Dearden G.L., Dittman J.S., Holthus J.C.M., Vacha R., Menon A.K. 2023. Phospholipids are imported into mitochondria by VDAC, a dimeric beta barrel scramblase. Nat. Commun. 14 (1), 8115. https://doi.org/10.1038/s41467-023-43570-yEndo T., Sakaue H. 2019. Multifaceted roles of porin in mitochondrial protein and lipid transport. Biochem. Soc. Trans. 47 (5), 1269–1277. https://doi.org/10.1042/BST20190153