1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Микробиология
  4. T. 92, № 4, 2023

Микробиология, 2023, T. 92, № 4, стр. 396-403

Физиологические особенности Saccharomyces cerevisiae при сверхэкспрессии полифосфатазы Pрх1

Л. В. Трилисенко a, А. Я. Валиахметов a, Т. В. Кулаковская a, *

a ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”, Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
142290 Пущино, Россия

* E-mail: alla@ibpm.ru

Поступила в редакцию 16.02.2023
После доработки 25.03.2023
Принята к публикации 25.03.2023

Аннотация

Экзополифосфатаза Ррх1 дрожжей ‒ конститутивный белок, локализованный преимущественно в цитоплазме. Очищенный фермент гидролизует неорганические полифосфаты с высокой активностью, но у нокаут-мутанта ∆ppx1 Saccharomyces cerevisiae не выявлено изменений в физиологических свойствах. С целью выяснения функций этого фермента мы изучили физиологические особенности штамма Saccharomyces cerevisiae, сверхэкcпрессирующего полифосфатазу Ppx1. При культивировании на среде YPD штамм не проявил особенностей роста по сравнению с родительским штаммом. В клетках S. cerevisiae, сверхэкспрессирующих полифосфатазу Ррх1, в стационарной фазе роста в 9 раз увеличился уровень АТФ, значительно снизилась активность вакуолярной АТФазы, увеличилась чувствительность к перекиси по сравнению с родительским штаммом. Уровень АФК при этом был почти вдвое выше, чем у родительского штамма, по степени окисленности липидов различий не наблюдали. Cверхэкспрессия Рpx1 в использованных условиях культивирования не повлияла на уровень полифосфатов, поэтому эти полимеры не являются регуляторами вышеописанных изменений. Известно, что реакции на окислительный стресс и активность вакуолярной АТФазы у дрожжей регулируются цАМФ, а Ррх1 способна к гидролизу этого сигнального соединения. Мы предполагаем, что одной из функция Ррх1 в клетках дрожжей является участие в регуляции уровня цАМФ. В связи с тем, что сверхэкcпрессирующий Ррх1 штамм не отличался от родительского по содержанию неорганических полифосфатов, предположено, что наблюдаемые изменения обусловлены влиянием этого фермента на уровень цАМФ, который является его субстратом.

Ключевые слова: полифосфатаза, Ppx1, сверхэкспрессирующий штамм, АТФаза, окислительный стресс, АФК, Saccharomyces cerevisiae

Список литературы

  1. Андреева Н.А., Окороков Л.А. Некоторые свойства высокоочищенной полифосфатазы клеточной оболочки дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Биохимия. 1990. Т. 55. С. 2286‒2292.

  2. Andreeva N.A., Okorokov L.A., Kulaev I.S. Purification and certain properties of cell envelope polyphosphatase of the yeast Saccharomyces carlsbergensis // Biochemistry (Moscow). 1990. V. 55. P. 819‒826.

  3. Калебина Т.С., Егоров С.Н., Арбатский Н.П., Безсонов Е.Е., Горковский А.А., Кулаев И.С. О роли высокомолекулярных полифосфатов в активации глюкантрансферазы Bgl2p из клеточной стенки дрожжей Saccharomyces cerevisiae // ДАН. 2008. Т. 420. С. 695‒699.

  4. Kalebina T.S., Egorov S.N., Arbatskii N.P., Bezsonov E.E., Gorkovskii A.A., Kulaev I.S. The role of high-molecular-weight polyphosphates in activation of glucan transferase Bgl2p from Saccharomyces cerevisiae cell wall // Dokl. Biochem. Biophys. 2008. V. 420. P. 142‒145.

  5. Кулаковская Т.В., Трилисенко Л.В., Личко Л.П., Вагабов В.М., Кулаев И.С. Влияние инактивации генов экзополифосфатазы РРХ1 и PPN1 на содержание полифосфатов различных фракций у Saccharomyces cerevis-iae // Микробиология. 2006. Т. 75. С. 35‒39.

  6. Kulakovskaya T.V., Trilisenko L.V., Lichko L.P., Vagabov V.M., Kulaev I.S. The effect of inactivation of the exo- and endopolyphosphatase genes PPX1 and PPN1 on the level of different polyphosphates in the yeast Saccharomyces cerevisiae // Microbiology (Moscow). 2006. V. 75. P. 25–28.

  7. Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Кулаковская Е.В., Кулаев И.С. Инактивация генов PPX1 и PPN1, кодирующих экзополифосфатазы дрожжей Saccharomyces cerevisiae не препятствует использованию полифосфатов в качестве фосфорных резервов // Биохимия. 2008. Т. 73. С. 1224‒1229.

  8. Lichko L.P., Kulakovskaya T.V., Kulakovskaya E.V., Kulaev I.S. Inactivation of PPX1 and PPN1 genes encoding exopolyphosphatases of Saccharomyces cerevisiae does not prevent utilization of polyphosphates as phosphate reserve // Biochemistry (Moscow). 2008. V. 73. P. 985–989.

  9. Личко Л.П., Эльдаров М.А., Думина М.В., Кулаковская Т.В. Сверхэкспрессия гена PPX1 не влияет на полифосфаты Saccharomyces cerevisiae // Биохимия. 2014. Т. 79. С. 1487–1492.

  10. Lichko L.P., Eldarov M.A., Dumina M.V., Kulakovskaya T.V. PPX1 gene overexpression has no influence on polyphosphates in Saccharomyces cerevisiae // Biochemistry (Moscow). 2014. V. 79. P. 1211–1215.

  11. Ahmed Y., Ikeh M.A.C., MacCallum D.M., Day A.M., Waldron K., Quinn J. Blocking polyphosphate mobilization inhibits pho4 activation and virulence in the pathogen Candida albicans // mBio. 2022. V. 13. Art. e0034222. https://doi.org/10.1128/mbio.00342-22

  12. Andreeva N., Ledova L., Ryazanova L., Tomashevsky A., Kulakovskaya T., Eldarov M. Ppn2 endopolyphosphatase overexpressed in Saccharomyces cerevisiae: comparison with Ppn1, Ppx1, and Ddp1 polyphosphatases // Biochimie. 2019. V. 163. P. 101‒107.

  13. Bond S., Forgac M. The Ras/cAMP/protein kinase A pathway regulates glucose-dependent assembly of the vacuolar (H+)-ATPase in yeast // J. Biol. Chem. 2008. V. 283. P. 36 513‒36 521.

  14. Borst-Pauwels G.W., Peters P.H. Factors affecting the inhibition of yeast plasma membrane ATPase by vanadate // Biochim. Biophys. Acta. 1981. V. 642. P. 173‒181.

  15. Bowman E.J., Siebers A., Altendorf K. Bafilomycins: a class of inhibitors of membrane ATPases from microorganisms, animal cells, and plant cells // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. V. 85. P. 7972‒7976.

  16. Harris D.A. Azide as a probe of co-operative interactions in the mitochondrial F1-ATPase // Biochim. Biophys. Acta. 1989. V. 974. P. 156‒162.

  17. Heinonen J.K., Lahti R.J. A new and convenient colorimetric determination of inorganic orthophosphate and its application to the assay of inorganic pyrophosphatase // Anal. Biochem. 1981. V. 113. P. 313‒317.

  18. Gerasimaitė R., Sharma S., Desfougères Y., Schmidt A., Mayer A. Coupled synthesis and translocation restrains polyphosphate to acidocalcisome-like vacuoles and prevents its toxicity // J. Cell. Sci. 2014. V. 127. P. 5093‒5104.

  19. Jakubowski H. Sporulation of the yeast Saccharomyces cerevisiae is accompanied by synthesis of adenosine 5'-tetraphosphate and adenosine 5'-pentaphosphate // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1986. V. 83. P. 2378‒2382.

  20. Jin R., Dobry C.J., McCown P.J., Kumar A. Large-scale analysis of yeast filamentous growth by systematic gene disruption and overexpression // Mol. Biol. Cell. 2008. V. 19. P. 284‒296.

  21. Khan M.M., Lee S., Couoh-Cardel S., Oot R.A., Kim H., Wilkens S., Roh S.H. Oxidative stress protein Oxr1 promotes V-ATPase holoenzyme disassembly in catalytic activity-independent manner // EMBO J. 2022. V. 41. Art. e109360. https://doi.org/10.15252/embj.2021109360

  22. Kulaev I.S., Vagabov V.M. Polyphosphate metabolism in microorganisms // Adv. Microbiol. Physiol. 1983. V. 24. P. 83‒171.

  23. Kulakovskaya T. Inorganic polyphosphates and heavy metal resistance in microorganisms // World J. Microbiol. Biotechnol. 2018. V. 34. Art. 139. https://doi.org/10.1007/s11274-018-2523-7

  24. Lichko L., Kulakovskaya T., Pestov N., Kulaev I. Inorganic polyphosphates and exopolyphosphatases in cell compartments of the yeast Saccharomyces cerevisiae under inactivation of PPX1 and PPN1 genes // Biosci. Rep. 2006. V. 26. P. 45‒54.

  25. Lonetti A., Szijgyarto Z., Bosch D., Loss O., Azevedo C., Saiardi A. Identification of an evolutionarily conserved family of inorganic polyphosphate endopolyphosphatases // J. B-iol. Chem. 2011. V. 286. P. 31966‒31974.

  26. McCarthy L., Abramchuk I., Wafy G., Denoncourt A., Lavallée-Adam M., Downey M. Ddp1 cooperates with Ppx1 to counter a stress response initiated by nonvacuolar polyphosphate // mBio. 2022. V. 13. Art. e0039022. https://doi.org/10.1128/mbio.00390-22

  27. Miozzari G.F., Niederberger P., Hutter R. Permeabilization of microorganisms by Triton X-100 // Anal. Biochem. 1978. V. 90. P. 220‒233.

  28. Parra K.J., Chan C.Y., Chen J. Saccharomyces cerevisiae vacuolar H+-ATPase regulation by disassembly and reassembly: one structure and multiple signals // Eukaryot. Cell. 2014. V. 13. P. 706‒714.

  29. Portela P., Rossi S. cAMP-PKA signal transduction specificity in Saccharomyces cerevisiae // Curr. Genet. 2020. V. 66. P. 1093‒1099. https://doi.org/10.1007/s00294-020-01107-6

  30. Roger F., Picazo C., Reiter W., Libiad M., Asami C., Hanzén S., Gao C., Lagniel G., Welkenhuysen N., Labarre J., Nyström T., Grotli M., Hartl M., Toledano M.B., Molin M. Peroxiredoxin promotes longevity and H2O2-resistance in yeast through redox-modulation of protein kinase A // Elife. 2020. V. 9. Art. e60346. https://doi.org/10.7554/eLife.60346

  31. Sethuraman A., Rao N.N., Kornberg A. The endopolyphosphatase gene: essential in Saccharomyces cerevisiae // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 8542–8547.

  32. Tammenkoski M., MoiseevV.M., Lahti M., Ugochukwu E., Brondijk T.H.C., White S.A., Lahti R., Baykov A.A. Kinetic and mutational analyses of the major cytosolic exopolyphosphatase from Saccharomyces cerevisiae // J. Biol. Chem. 2007. V. 282. P. 9302‒9311.

  33. Tammenkoski M., Koivula K., Cusanelli E., Zollo M., Steegborn C., Baykov A.A., Lahti R. Human metastasis regulator protein H-prune is a short-chain exopolyphosphatase // Biochemistry. 2008. V. 47. P. 9707‒9713.

  34. Ugochukwu E., Lovering A.L., Mather O.C., Young T.W., White S.A. The crystal structure of the cytosolic exopolyphosphatase from Saccharomyces cerevisiae reveals the basis for substrate specificity // J. Mol. Biol. 2007. V. 371. P. 1007‒1021.

  35. Wurst H., Shiba T., Kornberg A. The gene for a major exopolyphosphatase of Saccharomyces cerevisiae // J. Bacteriol. 1995. V. 177. P. 898‒906.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Микробиология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал