糖酵解丙酮酸激酶在DNA复制起始与延伸中的兼职活性
摘要
细胞已进化出DNA复制的代谢控制以响应广泛的营养条件。积累的数据表明，这种知之甚少的调控至少部分依赖于中心碳代谢（CCM）。在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中，糖酵解丙酮酸激酶（PykA）与复制密切相关。这种长585个氨基酸的酶包含一个催化（Cat）结构域（结合磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和ADP以产生丙酮酸和ATP）以及一个功能未知的C端结构域。有趣的是，称为PEPut的C端结构域与Cat相互作用，并且与在其他代谢酶中由PEP和ATP消耗而在保守TSH基序上被磷酸化以驱动糖导入及催化或调控活性的结构域同源。为深入了解PykA在复制中的作用，我们在PykA代谢活性对生长非必需的介质中分析了各种Cat和PEPut突变体的DNA合成。复制参数（ori/ter比、C期和叉速）与丙酮酸激酶活性的测量表明，PykA突变体表现出复制缺陷，这源于PykA蛋白中的侧链修饰而非其代谢活性的降低。有趣的是，Cat和PEPut在复制中有不同贡献：Cat对复制叉速度有正和负的影响，而PEPut通过依赖于Cat-PEPut相互作用和生长条件的过程刺激起始。在Cat中结合PEP和ADP、稳定Cat-PEPut相互作用以及属于PEPut的TSH基序的残基被发现对PykA在复制中的贡献很重要。在体外，PykA影响对起始和延伸至关重要且与pykA遗传关联的复制酶（聚合酶DnaE、解旋酶DnaC和引物酶DnaG）的活性。因此，我们的结果将复制起始和延伸与CCM代谢物（PEP、ATP和ADP）、关键的Cat和PEPut残基以及PykA与复制酶DnaE、DnaC和DnaG之间的多重联系相关联。我们提出PykA具有一种兼职活性，可感知信号代谢物浓度并与复制酶相互作用，将细胞代谢状态的信息传递给复制机器并调整复制起始和延伸以适应代谢。这定义了一种新型复制调控因子，被认为是细胞周期中调控复制的代谢控制的一部分。
引用
@article{arxiv.2012.06222,
title = {Glycolytic pyruvate kinase moonlighting activities in DNA replication initiation and elongation},
author = {Steff Horemans and Matthaios Pitoulias and Alexandria Holland and Panos Soultanas and Laurent Janniere},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.06222},
year = {2020}
}