Expression of the chloroplast genome: modern concepts and experimental approaches

Abstract

A unique feature of �lants is the �resence of two extranuclear genomes�� chloro�lasts and mitochondria. The chloro�last genome is relatively small�� 100-120 genes�� which encode less than 5 % of all �roteins required for �lastids to function. The c�DnA ex�res-sion retains �ro�aryotic features�� cotranscri�tion in the o�eron�� bacteria-li�e rnA �olymerases and �romoters�� �0S ribosomes etc.�� also new characters a��ear such as uncou�ling of transcri�tion with translation�� �hage-ty�e rnA �olymerases�� rnA editing�� and s�licing of �rimary transcri�ts. The interaction of the nucleus (nuclear genomes� and cyto�lasm (�lastid and mitochondrial genes� during �lant develo�ment is necessary for �ro�er develo�ment and ada�tation to the environment. The aim of this review is to disclose the �eculiarities of �lastid genome ex�ression. The way the genetic information in chloro�lasts is used (transcri�tion�� editing�� s�licing�� �olyadenylation and translation� is consequently described. Furthermore�� the im�ortance of all ex�ression machinery com�onents in �lant life is discussed. Modern a��roaches for rnA �ool study are described and critical �oints of nuclear-cyto�lasmic interaction in the functions of chloro�lasts are revealed. The information about the most im�ortant factors of nuclear-cyto�lasmic signaling in higher �lants (sigma factors and PPr �roteins encoded by the nucleus� are reviewed. Thus�� the multilevelness and viability of �lastid genome ex�ression regulation in �lant cells and interde�endence of the �rocesses in different com�artments is �roved. A summary of the latest studies of the ex�ression of the �lastid genome using genetic chi�s (microarrays�� macroarrays� is �rovided. original results are �resented.Key words�� сhloro�last; �lastids; ex�ression; transcri�tion; rnA �olymerases; editing; s�licing; translation; microarray; macroarray. уникал��ным свойством растений является нали�ие�� кроме генома ядра�� двух внеядерных геномов в хлоропластах и митохондриях. Геном хлоропластов относител��но невелик -100-120 генов�� которые кодиру�т менее 5 % всех нео�ходимых для функциони-рования пластид �елков. Экспрессия генома пластид сохраняет �ерты прокариот�� котранскрипци� генов в составе оперона�� сходные c �актериями РН��-полимеразы и промоторы�� присутствие �0S ри�осом�� однако появля�тся и новые свойства�� транскрипция�� не сопряженная c трансляцией�� фагоподо�ные РН��-полимеразы�� РН�� эдитинг и сплайсинг транскриптов. Взаимодействие ядра (генома ядра� и цитоплазмы (генома пластид�� митохондрий� в процессе развития растител��ного организма а�сол�тно нео�ходимо для полноценного развития растения�� адаптации (пласти�ности� к факторам окружа�щей среды. В о�зоре о�о�щены современные представления о� осо�енностях экспрессии генома пластид в клетке. �оследовател��но показано�� �то происходит при реализации генети�еской информации генома пластид в хлоропластах (транскрипции�� эдитинге�� сплайсинге�� полиаденилировании�� трансляции� и как отсутствие каких-ли�о компонентов отражается на функционировании растител��ной ...