糖酵解酶在线粒体和叶绿体共定位中的微妙作用(2020.9.11Plant Biotechnology Journal)
2020-09-26
糖酵解是代谢的原始途径之一,在能量代谢和生物合成中起着举足轻重的作用。众所周知,糖酵解酶可形成短暂的多酶组合。近日,德国马克斯普朗克研究所植物系统生物学和生物技术中心Alisdair R.Fernie团队在Nature Communications杂志上在线发表了题为“A moonlighting role for enzymes of glycolysis in the co-localization of mitochondria and chloroplasts”的文章。本文結合现代分子生物学、细胞生物学和生化证据来研究植物糖酵解酶的组装,探索了植物糖酵解酶更广泛的蛋白质-蛋白质相互作用,揭示了特定的糖酵解酶在介导线粒体和叶绿体共定位中的作用。
糖酵解是呼吸的标志性途径之一,为多种代谢物的生物合成提供碳骨架,也是能量转换的核心。糖酵解酶在许多物种中都能形成多酶复合物,但这些组合体的功能尚不清楚。对酵母、血细胞和植物的研究表明,糖酵解酶在细胞膜上的ATP被快速消耗的区域共定位,这表明这种酶的组合起着调节作用。利用荧光共振能量转移(FRET)和活体细胞漂白后的荧光恢复来跟踪糖酵解酶组合,证明糖酵解途径的前四种酶各自独立地遵循其特定的底物梯度,这为了解酶复合物组装的潜在机制提供了重要的见解。在植物中,已证明糖酵解酶与线粒体存在相关性。进一步的重要实验结果表明,与同位素标记的葡萄糖共同提供时,线粒体相关的酶能够维持呼吸通量,酶与线粒体的关联是动态的并且取决于细胞的呼吸需求。线粒体和叶绿体外膜之间的直接相互作用已经得以证实,膜微区对于细胞器运输、细胞信号转导和细胞器束缚可能也很重要,并且据推测,细胞器之间的代谢物交换可能受这些微区的调节,但尚不清楚如何实现或调节植物细胞器的空间共定位。……
