Reconstitution of a defunct glycolytic pathway via recruitment of ambiguous sugar kinases.
Reconstitution of a defunct glycolytic pathway via recruitment of ambiguous sugar kinases.
复制标题
通过招募不明确的糖激酶来重建失效的糖酵解途径。
DOI：
10.1021/bi0506268
复制
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Raines,RonaldT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Miller,BrianG;Raines,RonaldT
在最近对当代酶中底物模糊性持续存在的研究中，我们发现了嵌入现代大肠杆菌基因组中的三种不同的模糊糖激酶[Miller, B. G., and Raines, R. T. (2004)Biochemistry 43, 6387−6392]。这些催化剂是 YajF、YcfX 和 NanK 多肽，它们都具有基本的葡萄糖激酶活性。在这里，我们报告了第四种具有模糊底物特异性的细菌激酶的发现。 AlsK 磷酸化葡萄糖差向异构体 d-阿洛糖，akcat/Km 值为 6.5 × 104M-1s-1。 AlsK 还磷酸化葡萄糖，其 akcat/Km 值比 nativeE 显示的 kcat/Km 值低 105 倍。大肠葡糖激酶。 thealsK 基因的过度表达可以缓解葡萄糖激酶缺陷型细菌的营养缺陷型，这表明源自模糊催化剂的弱酶活性可以为生物体提供复杂的代谢能力。为了探索如何招募模糊催化剂来提供新功能，我们将葡萄糖激酶缺陷型细菌置于以葡萄糖为代价的生长选择之下。在这些条件下，细菌在yajF基因的推定启动子区域获得自发突变，该基因座先前显示编码具有宽松底物特异性的糖激酶。点突变重新生成了一致的 σ70 启动子序列，导致 yajF 表达水平增加 94 倍。这种增加为细菌营养缺陷型的失效糖酵解途径的重建提供了足够的葡萄糖激酶活性。我们目前的研究结果表明，模糊的酶活性在新代谢途径的进化中继续发挥着重要作用，并提供了对自然选择期间促进此类催化剂招募的分子机制的深入了解。
During a recent investigation of the persistence of substrate ambiguity in contemporary enzymes, we identified three distinct ambiguous sugar kinases embedded within the modernEscherichia coligenome [Miller, B. G., and Raines, R. T. (2004)Biochemistry 43, 6387−6392]. These catalysts are the YajF, YcfX, and NanK polypeptides, all of which possess rudimentary glucokinase activities. Here, we report on the discovery of a fourth bacterial kinase with ambiguous substrate specificity. AlsK phosphorylates the glucose epimer,d-allose, with akcat/Kmvalue of 6.5 × 104M-1s-1. AlsK also phosphorylatesd-glucose, with akcat/Kmvalue that is 105-fold lower than thekcat/Kmvalue displayed by nativeE. coliglucokinase. Overexpression of thealsKgene relieves the auxotrophy of a glucokinase-deficient bacterium, demonstrating that weak enzymatic activities derived from ambiguous catalysts can provide organisms with elaborated metabolic capacities. To explore how ambiguous catalysts are recruited to provide new functions, we placed the glucokinase-deficient bacterium under selection for growth at the expense of glucose. Under these conditions, the bacterium acquires a spontaneous mutation in the putative promoter region of theyajFgene, a locus previously shown to encode a sugar kinase with relaxed substrate specificity. The point mutation regenerates a consensus σ70promoter sequence that leads to a 94-fold increase in the level ofyajFexpression. This increase provides sufficient glucokinase activity for reconstitution of the defunct glycolytic pathway of the bacterial auxotroph. Our current findings indicate that ambiguous enzymatic activities continue to play an important role in the evolution of new metabolic pathways, and provide insight into the molecular mechanisms that facilitate the recruitment of such catalysts during periods of natural selection.
登录
查看更多内容
影响因子：
5.6
作者：
SCHNEIDER, TD;STORMO, GD;EHRENFEUCHT, A
通讯作者：
EHRENFEUCHT, A
产气杆菌中的 β-葡萄糖苷渗透酶和磷酸 β-葡萄糖苷酶：与肠杆菌科中隐秘的磷酸 β-葡萄糖苷酶的关系。
DOI：
10.1073/pnas.59.1.285
发表时间：
1968
影响因子：
11.1
作者：
S. Schaefler;I. Schenkein
通讯作者：
I. Schenkein
来自紫色链霉菌的诱导型甘露糖激酶的鉴定和特性。
DOI：
10.1016/0005-2744(72)90136-2
发表时间：
1972
期刊：
Biochimica et biophysica acta
影响因子：
--
作者：
B. Sabater;J. Sebastián;C. Asensio
通讯作者：
C. Asensio
DOI：
10.1099/13500872-140-9-2349
发表时间：
1994-09-01
期刊：
MICROBIOLOGY-UK
影响因子：
--
作者：
TITGEMEYER, F;REIZER, J;SAIER, MH
通讯作者：
SAIER, MH
细菌分解代谢途径的进化
影响因子：
56.9
作者：
S. Lerner;Tao Wu;Estelle Lin
通讯作者：
Estelle Lin