A recent study by Chinese scientists has revealed the intricate molecular machinery driving energy exchange within chloroplasts, shedding light on a key event in the evolution of plant life. Led by Fan Minrui from the Center for Excellence in Molecular Plant Sciences of the Chinese Academy of Sciences, the research elucidates the structure and function of the ATP/ADP translocator—a crucial member of the nucleotide transporter (NTT) family of proteins—which facilitates the transfer of energy across chloroplast membranes.
Their findings were published online in Nature in an article entitled “Structure and mechanism of the plastid/parasite ATP/ADP translocator” on March 13.
The findings not only deepen our understanding of chloroplast endosymbiosis—the process by which ancient bacteria became integrated into plant cells as chloroplasts—but also offer potential avenues for improving crop yields and developing new drugs to combat intracellular pathogens.
Chloroplasts are essential for energy production in plants—playing a similar role as mitochondria (the powerhouses of animal cells) do in animals. However, mitochondria use the ATP/ADP translocator AAC to export ATP (the “energy currency” of cells) to the cytoplasm and import ADP for ATP synthesis.
In contrast, chloroplasts employ an NTT protein to import ATP from the cytoplasm to fuel photosynthesis, starch synthesis, and fatty acid synthesis, while exporting ADP and inorganic phosphate (Pi). Notably, the chloroplast NTT protein is highly specific for ATP/ADP, unlike some related proteins in diatoms that can transport a broader range of nucleotides.
A long-standing question has been the origin of the NTT protein in chloroplasts. The endosymbiotic theory posits that chloroplasts evolved from cyanobacteria. However, free-living cyanobacteria lack NTT proteins.
One hypothesis suggests that an ancestral eukaryotic cell engulfed both a cyanobacterium and a Chlamydia-like bacterium. The cyanobacterium may have acquired an NTT protein from Chlamydia through horizontal gene transfer (gene exchange between organisms), since Chlamydia uses a similar protein to steal ATP from host cells. This protein was then retained during chloroplast evolution. The “energy parasitism” exhibited by Chlamydia and the unique function of this NTT protein have intrigued scientists for years.
To verify this hypothesis, the research group determined the three-dimensional structures of NTT proteins from both Arabidopsis chloroplasts and Chlamydia pneumoniae at near-atomic resolution (2.72–2.90 Å). They found that the NTT proteins consist of 12 transmembrane helices, adopting a fold typical of major facilitator superfamily (MFS) transporters. The structures revealed that both proteins share a similar overall architecture despite significant species-specific differences. This supports the hypothesis that the chloroplast NTT protein originated from a Chlamydia-like ancestor.
The study also identified the ATP (or ADP and Pi) binding site within the NTT protein. The binding of ATP involves extensive interactions between its three moieties (adenine, ribose, and phosphate) and the NTT protein. The adenine portion of ATP is sandwiched between aromatic and hydrophobic amino acid residues, with its negatively charged phosphate groups interacting with surrounding positively charged amino acid residues.
The binding site for ADP is similar to that of ATP, but with some conformational differences: The phosphate groups of ATP adopt an extended conformation, whereas the phosphate groups of ADP are folded, resulting in slight variations in the surrounding interacting residues.
Interestingly, the binding position for Pi corresponds exactly to the position of ATP’s γ-phosphate group. To validate these structural findings, the researchers conducted ATP/ADP exchange experiments based on chemiluminescence as well as ATP-32P uptake experiments using radioactive isotopes.
The researchers also analyzed the thermal stability of the NTT protein and found that Pi significantly enhanced ADP binding, suggesting a cooperative effect between the two. This finding aligns with the co-transport properties of ADP and Pi in the NTT protein.
Additionally, the study revealed that when an evolutionarily conserved asparagine residue (N282 in Arabidopsis AtNTT1) in the NTT protein mutates to alanine, the transport activity towards other nucleotides (such as GTP, CTP, and UTP) significantly increases. This suggests that this residue may play a crucial role in the specific recognition of ATP by the NTT protein.
By comparing the structures of the NTT protein in different conformations, along with conducting mutational and functional experiments, the study reveals that the N-terminal and C-terminal domains of the NTT protein are relatively rigid. These domains move relative to each other, and by altering their interactions, the protein facilitates the binding, transmembrane transport, and release of ATP or ADP plus Pi.
This transport mechanism aligns with the “rocker-switch” alternating pathway model of the MFS. In this model, the conformational changes between the N-terminal and C-terminal domains allow the protein to alternately open and close its transport pathway, ensuring the efficient binding and release of the substrate and facilitating its translocation across the membrane. This mechanism is critical to the NTT protein’s ability to carry out its role in ATP/ADP exchange and the co-transport of Pi.
This study not only unveils the molecular mechanism of substrate recognition and transmembrane transport by the chloroplast and Chlamydia ATP/ADP translocator NTT protein but also deepens our understanding of the transmembrane energy transfer mechanism in chloroplast endosymbiosis. It also provides valuable insights on engineering NTT proteins to improve crop yields and designing NTT protein inhibitors to treat diseases caused by obligate intracellular pathogens.
More information:
Minrui Fan, Structure and mechanism of the plastid/ parasite ATP/ADP translocator, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08743-3. www.nature.com/articles/s41586-025-08743-3
Provided by
Chinese Academy of Sciences
Citation:
Scientists explain energy transfer mechanism in chloroplasts and its evolution (2025, March 12)
retrieved 13 March 2025
from https://phys.org/news/2025-03-scientists-energy-mechanism-chloroplasts-evolution.html
This document is subject to copyright. Apart from any fair dealing for the purpose of private study or research, no
part may be reproduced without the written permission. The content is provided for information purposes only.
ADVERTISEMENT:
Hello, para pencinta slot! pernahkah denger semboyan “slot gacor”? Kalau tidak, bersiaplah jatuh cinta sama konsep ini. raja slot adalah mesin slot yang selalu memberi kemenangan. Ya, slot-slot ini bisa dibilang sebagai jagoannya tuk membawa pulang hasil. but, cemana sih
tekniknya jumpain slot demo yang benar? Santuy Bro and Sis, kita bahas santai saja di sini
Games terpercaya saat sekarang hanya satu berada Indonesia hanya di akan memberikan ROI tertinggi
Daftarkanlah dengan di :
Informasi mengenai KING SLOT, Segera Daftar Bersama king selot terbaik dan terpercaya no satu di Indonesia. Boleh mendaftar melalui sini king slot serta memberikan hasil kembali yang paling tinggi saat sekarang ini hanyalah KING SLOT atau Raja slot paling gacor, gilak dan gaco saat sekarang di Indonesia melalui program return tinggi di kingselot serta pg king slot
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
situs slot terbaru
situs slot terbaru permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
slot terbaru
slot terbaru permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
suara88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama suara88.biz
sumo7777 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sumo7777.com
supermoney888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama supermoney888.biz
teratai88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama teratai88.biz
thor88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama thor88.biz
togelhk88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama togelhk88.net
topjitu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama topjitu88.net
totosloto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama totosloto88.com
trisula888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama trisula888.biz
udangbet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama udangbet88.net
via88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama via88.biz
virusjp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama virusjp88.net
warga888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama warga888.biz
waw88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama waw88.biz
winjitu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama winjitu88.net
wisdom88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama wisdom88.biz
wnitogel88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama wnitogel88.com
yoyo888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama yoyo888.biz
validtoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama validtoto88.com
sule999 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sule999.com
sule88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sule88.org
ss888bet permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ss888bet.com
sia77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sia77.info
seluang88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama seluang88.com
satu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama satu88.biz
satu777 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama satu777.asia
rp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rp88.biz
rp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rp88.asia
rp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rp77.live
qiuqiu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama qiuqiu88.biz
pt88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pt88.org
pt77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pt77.info
produk88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama produk88.asia
mt88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mt88.org
mt77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mt77.biz
menang66 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama menang66.biz
latobet888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama latobet888.org
kedai96 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kedai96.org
kedai188 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kedai188.biz
ids88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ids88.biz
hp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hp88.org
hp77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hp77.org
gm88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gm88.asia
gm77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gm77.net
final888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama final888.org
duit88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama duit88.asia
duit168 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama duit168.biz
divisi88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama divisi88.org
dewi500 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama dewi500.biz
devil88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama devil88.info
cuputoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cuputoto88.com
cukongbet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cukongbet88.asia
bom888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bom888.biz
bintaro888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bintaro888.info
askasino88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama askasino88.org
999aset permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 999aset.com
afb77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama afb77.biz
aset99 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama aset99.biz
bendera77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bendera77.biz
bendera888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bendera888.com
coco88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama coco88.org
cuma77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cuma77.biz
cuma88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cuma88.org
dwv88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama dwv88.org
fafajp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama fafajp88.com
gemar88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gemar88.biz
gocap88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gocap88.info
gocaptoto permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gocaptoto.asia
hakabet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hakabet88.com
hwtoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hwtoto88.org
ina77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ina77.biz
ina88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ina88.info
jingga8888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jingga8888.com
juragan777 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama juragan777.asia
kastil77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kastil77.info
kebo888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kebo888.biz
kkwin77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kkwin77.com
kokoslot88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kokoslot88.asia
luckydf88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama luckydf88.org
microstar888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama microstar888.biz
monperatoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama monperatoto88.com
mpo1122 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mpo1122.biz
mpo122 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mpo122.biz
mpopelangi88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mpopelangi88.com
pamanslot88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pamanslot88.biz
panel88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama panel88.org
paragon77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama paragon77.biz
paragon888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama paragon888.info
pion77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pion77.biz
prada88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama prada88.asia
prada888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama prada888.com
qqslot88slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama qqslot88slot.com
rejekibet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rejekibet88.com
rezekibet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rezekibet88.org
sensa77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sensa77.biz
sensa888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sensa888.biz
singajp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama singajp88.com
sr77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sr77.org
sr88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sr88.org
surya77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama surya77.biz
surya88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama surya88.asia
tajir77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama tajir77.info
tajir88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama tajir88.biz
toto122 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama toto122.com
toto123 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama toto123.biz
uangvip88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama uangvip88.com
wajik77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama wajik77.asia
777neko permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 777neko.org
88judi permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 88judi.net
99judi permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 99judi.org
abcslot88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama abcslot88.asia
