Academic Journal
Влияние нокаутов генов полифосфатазы PPN1 и полифосфатсинтетазы VTC4 на особенности роста на этаноле и полифосфаты митохондрий у Saccharomyces cerevisiae
| Title: | Влияние нокаутов генов полифосфатазы PPN1 и полифосфатсинтетазы VTC4 на особенности роста на этаноле и полифосфаты митохондрий у Saccharomyces cerevisiae |
|---|---|
| Source: | IX Всероссийская Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов». |
| Publisher Information: | Crossref, 2024. |
| Publication Year: | 2024 |
| Subject Terms: | VTC4, полифосфаты, митохондрии, окислительное фосфорилирование, Saccharomyces cerevisiae, PPN1 |
| Description: | Неорганические полифосфаты (полиР) – линейные полимеры, содержащие от нескольких до нескольких сотен ортофосфатных остатков и выполняющие в клетке многочисленные функции. Одной из их функций, как соединений с фосфоэфирными связями, является участие в энергетическом обмене. Митохондрии дрожжей содержат собственный пул полифосфатов, однако пути участия этих полимеров в функционировании митохондрий у этих микроорганизмов изучены недостаточно. Ген VTC4 кодирует основной фермент, обладающий полифосфатсинтетазной активностью у дрожжей и синтезирующий полиР с использованием энергии АТФ. Ген PPN1 кодирует фермент, обладающий экзополифосфатазной и эндополифосфатазной активностью и участвующий в регуляции метаболизма полифосфатов. Дрожжи остаются эффективной моделью для исследований в области энергетического обмена у эукариот. В настоящее время доступны коммерческие мутантные штаммы Saccharomyces cerevisiae, что позволяет проводить исследования с использованием мутантов, содержащих стандартизованные генетические конструкции. Это особенно важно в связи с тем, что многие мутации у дрожжей обладают плейотропным действием, которое может зависеть от способа получения мутантов. Целью работы было выявление влияния нокаут-мутаций генов полифосфатсинтетазы VTC4 и одной из полифосфатаз PPN1 на содержание полифосфатов и полифосфатазную активность в митохондриях S. cerevisiae и особенности роста мутантных штаммов на этаноле. В отличие от изученного ранее мутанта с нокаутом гена PPN1 (Sethuraman et al., 2001), штамм использованный в данной работе способен расти на этаноле, и более того, его рост не отличается от родительского штамма. Мутант с нокаутом гена VTC4 демонстрирует некоторое замедление роста как на среде с глюкозой, так и на среде с этанолом. У штамма с нокаутом гена VTC4 содержание полифосфатов в митохондриях снижено на порядок, что свидетельствует о том, что большая часть полиР митохондрий синтезируется полифосфатсинтетазой Vtc4. Ферментный комплекс, содержащий полифосфатсинтетазу, присутствует не только в вакуолярной мембране, но и в мембране эндоплазматического ретикулюма. По-видимому, основная часть полиР митохондрий у дрожжей доставляется из эндоплазматического ретикулюма. У штамма с нокаутом гена PPN1 содержание полифосфатов примерно на 30% больше чем у родительского. У штамма изученного ранее наблюдалось значительное снижение экзополифосфатазной активности. Что бы проверить, воспроизводится ли этот эффект, была измерена экзополифосфатазная активности в митохондриях у родительского штамма и мутанта с нокаутом гена PPN1. Наличие активности удалось достоверно зафиксировать только у штамма дикого типа. Она составила 0.58 Е/мг белка. При росте на этаноле содержание полифосфатов у штаммов одинаковое и примерно в два раза снижено в сравнении с данными при росте на глюкозе. Мы предполагали, что это снижение связано с гидролизом полифосфатов полифосфатазой Ppn1, которая присутствует в митохондриальной мембране. Однако в данной серии мутантов отсутствие полифосфатазы Ppn1 не оказало существенного влияния на содержание полиР в митохондриях как при росте на глюкозе, так и при росте на этаноле. При переходе клеток с гликолиза на окислительное фосфорилирование, у мутанта с нарушенным синтезом полиР наблюдается значительная задержка возобновления роста по сравнению с родительским штаммом. Данное наблюдение позволяет предположить, что полиР митохондрий являются значимым фактором при переключении метаболизма с гликолиза на окислительное фосфорилирование. Поэтому их нехватка, вызванная нарушением их синтеза, приводит к увеличению длительности лаг-фазы. Однако у мутанта с нокаутом гена PPN1 задержка возобновления роста тоже наблюдается, хоть и не столь значительная. Известно, что Ppn1 регулирует не только количество полифосфатов, но и их длину цепи. Можно предположить, что для перехода на окислительное фосфорилирование важны полифосфаты митохондрий определённой, низкой длины цепи, образующиеся благодаря эндополифосфатазной активности Ppn1. Можно заключить, что полифосфатсинтетаза Vtc4 ответственна за синтез основной части полиР митохондрий дрожжей. Ppn1 ответственная за всю измеряемую экзополифосфатазную активность митохондрий, однако, ее отсутствие не оказало существенного влияния на обмен полифосфатов в этих органеллах. Полученные данные не противоречат гипотезе об участии полиР митохондрий в переключении метаболизма между гликолизом и окислительным фосфорилированием. |
| Document Type: | Article Conference object |
| Language: | Russian |
| DOI: | 10.34756/geos.2023.17.38707 |
| Accession Number: | edsair.doi...........ae6fbbbbfa373b7ca3f263f335e10423 |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.34756/geos.2023.17.38707 |
|---|