Влияние замен аминокислотных остатков Ser-911 и Thr-912 В H+-АТФазе плазматической мембраны дрожжей Saccharomyces cerevisiae на ее активность и распределение полифосфатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Жизненно важный фермент метаболизма дрожжей H+-АТФаза плазматической мембраны (PMA1) фосфорилируется в процессе фолдинга и функционирования. Основными сайтами фосфорилирования являются Ser-911 и Thr-912 в С-концевом регуляторном домене. В работе использовали дикую и мутантные формы фермента с заменами этих аминокислотных остатков на Ala или Asp для определения их роли в функционировании АТФазы и распределении полифосфатов (полиР) по фракциям. На целых клетках определяли ростовые параметры, содержание АТФ и распределение полиР in situ. Для определения АТФазной активности in vitro выделяли плазматические мембраны, содержащие фермент дикого типа и мутантные формы. Мутанты S911D, T912D и S911D/T912A обладали АТФазной активностью, близкой к дикому типу; мутант S911A обладал повышенной активностью. Скорость роста штаммов S911D, T912D и S911D/T912A была ниже в 2.0‒3.0 раза, чем у дикого типа, у S911A скорость роста была близкой дикому типу. Мутации S911D и S911D/T912A вызывали снижение содержания АТФ в 2.0‒2.5 раза. Все замены влияли на распределение полиР по фракциям. Влияние зависело от химической природы замены: в случае замены на Asp, меняющей тип фосфосайта, происходило уменьшение фракции полиР1 и увеличение фракции полиР2; при замене на Ala, удаляющей фосфосайт, эффект был противоположный. Содержание фракции полиР3 увеличивалось у всех мутантов. Данные указывают на то, что остатки Ser-911 и Thr-912 важны не только для нормального функционирования РМА1 Н+-АТФазы, но и для регулирования фосфорного и энергетического метаболизма.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Томашевский

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН, ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Email: vpetrov07@gmail.com
Россия, Пущино

В. В. Петров

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН, ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: vpetrov07@gmail.com
Россия, Пущино

Список литературы

  1. Вагабов В. М., Трилисенко Л. В., Кулаев И. С. Зависимость длины цепи неорганических полифосфатов от содержания ортофосфата в среде у дрожжей // Биохимия. 2000. Т. 65. С. 414‒420.
  2. Vagabov V. М., Trilisenko L. V., Kulaev I. S. Dependence of inorganic polyphosphate chain length on the orthophosphate content in the culture medium of the yeast Saccharomyces cerevisiae // Biochemistry (Moscow). 2000. V. 65. P. 349‒355.
  3. Кулаев И. С., Вагабов В. М., Кулаковская Т. В. Высокомолекулярные неорганические полифосфаты: биохимия, клеточная биология, биотехнология. М.: Научный мир, 2005. 216 с.
  4. Окороков Л. А., Петров В. В. Выделение везикул плазматических мембран дрожжей Saccharomyces carlsbergensis, пригодных для исследования транспорта веществ // Биол. мембраны. 1986. V. 3. P. 549‒556.
  5. Петров В. В. Точечные мутации в Pma1 Н+-АТРазе дрожжей Saccharomyces cerevisiae: влияние на ее экспрессию и активность // Биохимия. 2010. Т. 75. С. 1170‒1180.
  6. Petrov V. V. Point mutations in Pma1 H+-ATPase of Saccharomyces cerevisiae: influence on its expression and activity // Biochemistry (Moscow). 2010. V. 75. P. 1055‒1063.
  7. Azevedo C., Livermore T., Salardi A. Protein polyphosphorylation of lysine residues by inorganic polyphosphate // Mol. Cell. 2015. V. 58. P. 71‒82.
  8. Beauvoit B., Regoulet M., Guerin B., Canioni P. Polyphosphates as a source of high-energy phosphates in yeast mitochondria: a31P NMR study // FEBS Lett. 1989. V. 252. P. 17–21.
  9. Chang A., Slayman C. W. Maturation of the yeast plasma membrane [H+]ATPase involves phosphorylation during intracellular transport // J. Cell. Biol. 1991.V. 115. P. 289‒295.
  10. Guerra G., Petrov V. V., Allen K. E., Miranda M., Pardo J. P., Slayman C. W. Role of transmembrane segment M8 in the biogenesis and function of yeast plasma-membrane H+-ATPase // Biochim. Biophys. Acta. 2007. V. 1768. P. 2383‒2392.
  11. Heit S., Geurts M. M.G., Murphy B. J., Corey R. A., Mills D. J., Kühlbrandt W., Bublitz M. Structure of the hexameric fungal plasma membrane proton pump in its autoinhibited state // Sci. Adv. 2021. V. 7. Art. eabj5255. https://doi.org/10.1126/sciadv.abj5255
  12. Hothorn M., Neumann H., Lenherr E. D., Wehner M., Rybin V., Hassa P. O., Uttenweiler A., Reinhardt M., Schmidt A., Seiler J., Ladurner A. G., Herrmann C., Scheffzek K., Mayer A. Catalytic core of a membrane-associated eucaryotic polyphosphate polymerase // Science. 2009. V. 324. P. 513–516.
  13. Kulaev I. S., Vagabov V. M., Kulakovskaya T. V. The biochemistry of inorganic polyphosphates. Chichester: Wiley, 2004. 304 p.
  14. Kulakovskaya T. V., Andreeva N. A., Trilisenko L. V., Vagabov V. M., Kulaev I. S. Two exopolyphosphatases in Saccharomyces cerevisiae cytosol at different culture conditions // Process Biochem. 2004. V. 39. P. 1625‒1630.
  15. Lecchi S., Allen K. E., Pardo J. P., Mason A. B., Slayman C. W. Conformational changes of yeast plasma membrane H+-ATPase during activation by glucose: role of threonine-912 in the carboxy-terminal tail // Biochemistry. 2005. V. 44. P. 16624‒16632.
  16. Lecchi S., Nelson C. J., Allen K. E., Swaney D. L., Thompson K. L., Coon J. J., Sussman M. R., Slayman C. W. Tandem phosphorylation of Ser-911 and Thr-912 at the C terminus of yeast plasma membrane H+-ATPase leads to glucose-dependent activation // J. Biol. Chem. 2007. V. 282. P. 35471‒35481.
  17. Mazon M. J., Eraso P., Portillo F. Specific phosphoantibodies reveal two phosphorylation sites in yeast Pma1 in response to glucose // FEMS Yeast Res. 2015. V. 15. P. 1‒9.
  18. Petrov V. V., Padmanabha K. P., Nakamoto R. N., Allen K. E., Slayman C. W. Functional role of charged residues in the transmembrane segments of the yeast plasma-membrane H+-ATPase // J. Biol. Chem. 2000. V. 275. P. 15709‒15716.
  19. Sanchez A. M., Garg A., Schwer B., Shuman S. Inorganic polyphosphate abets silencing of a sub-telomeric gene cluster in fission yeast // microPublication Biology. 2023. https://doi.org/10.17912/micropub.biology.000744
  20. Serrano R. In vivo glucose activation of the yeast plasma membrane ATPase // FEBS Lett. 1983. V. 156. P. 11‒14.
  21. Syhrova H., Kotyk A. Conditions of activation of yeast plasma membrane ATPase // FEBS Lett. 1985. V. 183. P. 21‒24.
  22. Tomashevsky A. A., Petrov V. V. Point mutations in the different domains of the Saccharomyces cerevisiae plasma membrane PMA1 ATPase cause redistribution among fractions of inorganic polyphosphates // J. Biomol. Struct. Dyn. 2022. V. 40. P. 635‒647. https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1815582

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Скорость роста, активности H+-АТФазы плазматической мембраны и содержание АТФ у штаммов S. cerevisiae S911A, S911D, S911D/T912A и T912D в% от данных родительского штамма. Представлены средние данные из 3‒6 экспериментов. 100% соответствовали: 0.17 ч–1 (скорость роста), 7.65 мкмоль Рi/мин/мг белка (АТФазная активность), 0.95 мкмоль АТФ/г сырого веса (содержание АТФ). Обозначения: 1 ‒ скорость роста, 2 ‒ АТФазная активность, 3 ‒ содержание АТФ

Скачать (52KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние мутаций S911A, S911D, S911D/T912A и T912D на распределение фракций полифосфатов в % от данных родительского штамма. Представлены средние данные из 3‒8 экспериментов. 100% соответствовали: 15.8 (полиР1), 9.8 (полиР2), 7.4 (полиР3) мкмоль Рi/г сырого веса. Обозначения: 1 ‒ полиР1; 2 ‒ полиР2; 3 ‒ полиР3

Скачать (51KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024