Polymerization in the actin ATPase clan regulates hexokinase activity in yeast.
Polymerization in the actin ATPase clan regulates hexokinase activity in yeast.
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DOI：
10.1126/science.aay5359
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发表时间：
2020-02-28
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Garner EC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stoddard PR;Lynch EM;Farrell DP;Dosey AM;DiMaio F;Williams TA;Kollman JM;Murray AW;Garner EC
肌动蛋白折叠存在于细胞骨架聚合物、分子伴侣和各种代谢酶中。许多肌动蛋白折叠蛋白，如碳水化合物激酶，不会聚合。我们发现 Glk1（一种酿酒酵母葡萄糖激酶）形成具有独特超微结构的双链丝，与其他细胞骨架聚合物不同。在细胞中，Glk1 在加糖时聚合，在撤糖时解聚。聚合抑制酶活性；无论 Glk1 浓度如何，Glk1 单体-聚合物平衡都会设定葡萄糖磷酸化的最大速率。消除 Glk1 聚合的突变减轻了浓度依赖性酶抑制。含有非聚合 Glk1 的酵母在依靠糖生长时不太适合，并且在补充葡萄糖时更容易死亡。 Glk1 聚合独立于其他肌动蛋白相关丝而产生，并且可能允许酵母随着营养可用性的变化而快速调节葡萄糖激酶活性。酵母葡萄糖激酶的活性受到其聚合作用的限制，这对于葡萄糖补给过程中的细胞活力至关重要。
The actin fold is found in cytoskeletal polymers, chaperones, and various metabolic enzymes. Many actin-fold proteins, like the carbohydrate kinases, do not polymerize. We found that Glk1, a Saccharomyces cerevisiae glucokinase, forms two-stranded filaments with unique ultrastructure, distinct from other cytoskeletal polymers. In cells, Glk1 polymerized upon sugar addition and depolymerized upon sugar withdrawal. Polymerization inhibits enzymatic activity; the Glk1 monomer-polymer equilibrium sets a maximum rate of glucose phosphorylation regardless of Glk1 concentration. Mutation eliminating Glk1 polymerization alleviated concentration-dependent enzyme inhibition. Yeast containing non-polymerizing Glk1 were less fit when growing on sugars and more likely to die when refed glucose. Glk1 polymerization arose independently from other actin-related filaments and may allow yeast to rapidly modulate glucokinase activity as nutrient availability changes. Yeast glucokinase activity is limited by its polymerization, which is critical for cell viability during glucose refeeding.
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