Chloroplast development and photosynthesis require the proper assembly and turnover of photosynthetic protein complexes. Chloroplasts harbor a repertoire of proteases to facilitate proteostasis and development. We have previously used an Arabidopsis leaf variegation mutant, yellow variegated2 (var2), defective in thylakoid FtsH protease complexes, as a tool to dissect the genetic regulation of chloroplast development. Here, we report a new genetic enhancer mutant of var2, enhancer of variegation3-1 (evr3-1). We confirm that EVR3 encodes a chloroplast metalloprotease, reported previously as ethylene-dependent gravitropism-deficient and yellow-green1 (EGY1)/ammonium overly sensitive1 (AMOS1). We observed that mutations in EVR3/EGY1/AMOS1 cause more severe leaf variegation in var2-5 and synthetic lethality in var2-4 Using a modified blue-native PAGE system, we reveal abnormal accumulations of photosystem I, photosystem II, and light-harvesting antenna complexes in EVR3/EGY1/AMOS1 mutants. Moreover, we discover distinct roles of VAR2 and EVR3/EGY1/AMOS1 in the turnover of photosystem II reaction center under high light stress. In summary, our findings indicate that two chloroplast metalloproteases, VAR2/AtFtsH2 and EVR3/EGY1/AMOS1, function coordinately to regulate chloroplast development and reveal new roles of EVR3/EGY1/AMOS1 in regulating chloroplast proteostasis in Arabidopsis.

中文翻译：

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叶绿体金属蛋白酶VAR2和EGY1协同作用，调节拟南芥中的叶绿体发育。

叶绿体的发育和光合作用要求光合蛋白复合物的正确组装和周转。叶绿体中含有大量的蛋白酶，以促进蛋白稳态和发育。我们以前曾使用拟南芥叶杂色突变体，黄色杂色2（var2），类囊体FtsH蛋白酶复合物中有缺陷，作为解剖叶绿体发育的遗传调控的工具。在这里，我们报告一个新的遗传增强子突变体var2，variegation3-1（evr3-1）的增强子。我们确认EVR3编码叶绿体金属蛋白酶，以前报道为乙烯依赖性重力缺乏和黄绿色1（EGY1）/铵敏感性1（AMOS1）。我们观察到EVR3 / EGY1 / AMOS1中的突变引起var2-5中更严重的叶杂色和var2-4中的合成致死性。使用改良的蓝本色PAGE系统，我们揭示了光系统I，光系统II和光收集的异常积累EVR3 / EGY1 / AMOS1突变体中的天线复合体。此外，我们发现VAR2和EVR3 / EGY1 / AMOS1在强光胁迫下在光系统II反应中心的转换中的独特作用。总之，我们的发现表明，两个叶绿体金属蛋白酶VAR2 / AtFtsH2和EVR3 / EGY1 / AMOS1协同调节叶绿体的发育，并揭示了EVR3 / EGY1 / AMOS1在调节拟南芥中叶绿体蛋白质稳定中的新作用。我们发现VAR2和EVR3 / EGY1 / AMOS1在强光胁迫下在光系统II反应中心的转换中的独特作用。总之，我们的发现表明，两个叶绿体金属蛋白酶VAR2 / AtFtsH2和EVR3 / EGY1 / AMOS1协同调节叶绿体的发育，并揭示了EVR3 / EGY1 / AMOS1在调节拟南芥中叶绿体蛋白质稳定中的新作用。我们发现VAR2和EVR3 / EGY1 / AMOS1在强光胁迫下在光系统II反应中心的转换中的独特作用。总之，我们的发现表明，两个叶绿体金属蛋白酶VAR2 / AtFtsH2和EVR3 / EGY1 / AMOS1协同调节叶绿体的发育，并揭示了EVR3 / EGY1 / AMOS1在调节拟南芥中叶绿体蛋白质稳定中的新作用。