PIP Water Transport and Its pH Dependence Are Regulated by Tetramer Stoichiometry

Many plasma membrane channels form oligomeric assemblies, and heterooligomerization has been described as a distinctive feature of some protein families. In the particular case of plant plasma membrane aquaporins (PIPs), PIP1 and PIP2 monomers interact to form heterotetramers. However, the biological properties of the different heterotetrameric configurations formed by PIP1 and PIP2 subunits have not been addressed yet. Upon coexpression of tandem PIP2-PIP1 dimers in Xenopus oocytes, we can address, for the first time to our knowledge, the functional properties of single heterotetrameric species having 2:2 stoichiometry. We have also coexpressed PIP2-PIP1 dimers with PIP1 and PIP2 monomers to experimentally investigate the localization and biological activity of each tetrameric assembly. Our results show that PIP2-PIP1 heterotetramers can assemble with 3:1, 1:3, or 2:2 stoichiometry, depending on PIP1 and PIP2 relative expression in the cell. All PIP2-PIP1 heterotetrameric species localize at the plasma membrane and present the same water transport capacity. Furthermore, the contribution of any heterotetrameric assembly to the total water transport through the plasma membrane doubles the contribution of PIP2 homotetramers. Our results also indicate that plasma membrane water transport can be modulated by the coexistence of different tetrameric species and by intracellular pH. Moreover, all the tetrameric species present similar cooperativity behavior for proton sensing. These findings throw light on the functional properties of PIP tetramers, showing that they have flexible stoichiometry dependent on the quantity of PIP1 and PIP2 molecules available. This represents, to our knowledge, a novel regulatory mechanism to adjust water transport across the plasma membrane.Fil: Jozefkowicz, Cintia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; ArgentinaFil: Sigaut, Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Scochera, Florencia Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Físico Matemática; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cynthia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ayub, Nicolás Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Genética; ArgentinaFil: Pietrasanta, Lia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Microscopías Avanzadas; ArgentinaFil: Amodeo, Gabriela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental. Laboratorio de Fisiología Vegetal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; ArgentinaFil: Alleva, Karina Edith. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Físico Matemática; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas ; Argentin