硫基后翻译性修饰通过构象闸门调控调节OpcA-G6PDH复合物的异构作用
生物物理
2025-07-30 v1
摘要
蓝藻类需要超快速的代谢开关以维持环境波动时的还原电平平衡。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 (G6PDH) 催化的渗透性三羟酸途径 (OPPP) 的限速步骤，为生物合成过程和氧化还原稳态提供必需的 NADPH 和代谢中间体。在蓝藻类中，独特的氧化还原敏感蛋白 OpcA 作为G6PDH的代谢开关，使其能够快速调整从糖原分解产生的还原功率，从而精确调控碳流在anabolic和catabolic途径之间的分配。虽然已知OpcA的氧化还原敏感半胱氨酸结构调控G6PDH，但红ox后翻译性修饰 (PTM) 如何影响OpcA对G6PDH结构和功能的异构作用机制尚不清楚。为探究此机制，我们以Synechococcus elongatus PCC 7942为模型系统，结合计算建模和实验红氧化 proteomics。红氧化 proteomics 在光/暗或昼夜节律变化下捕获修饰后的半胱氨酸残基。计算模拟揭示，靠近OpcA-G6PDH界面处的硫基 PTM对于调控影响G6PDH活性的区域至关重要，这些区域包括潜在的底物进入和产物释放的闸门区域，以及活性位点内的关键氢键网络。这些 PTM通过增强OpcA氧化时G6PDH的催化活性，实现快速代谢开关。该研究提供了证据，阐明了OpcA硫基 PTM在以异构方式调控G6PDH结构和功能方面的新型分子机制，表明PTM水平的调控为cyanobacteria快速适应环境波动提供了关键控制机制，通过精确的代谢微调实现快速适应。
引用
@article{arxiv.2507.21336,
title = {Thiol post-translational modifications modulate allosteric regulation of the OpcA-G6PDH complex through conformational gate control},
author = {Hoshin Kim and Song Feng and Pavlo Bohutskyi and Xiaolu Li and Daniel Mejia-Rodriguez and Tong Zhang and Wei-Jun Qian and Margaret S. Cheung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.21336},
year = {2025}
}
备注
24 pages, 6 figures for main text 14 Pages, 6 figures for SI