Идентификация YigL как фосфатазы PLP/PNP у Escherichia coli

У различных организмов коферментная форма витамина B6 — пиридоксальфосфат (PLP) — синтезируется из пиридоксинфосфата (PNP). Контроль концентрации PNP имеет ключевое значение для поддержания метаболического гомеостаза, поскольку PNP способен ингибировать PLP-зависимые ферменты и белки. Хотя единственным известным путем метаболизма PNP в Escherichia coli считалось его окисление PNP-оксидазой, в лизате клеток была обнаружена выраженная фосфатазная активность в отношении PNP. Для идентификации неизвестной фосфатазы PNP провели скрининг многокопийных супрессоров с использованием штамма serA pdxH, характеризующегося условной летальностью, зависимой от PNP. Результаты показали, что сверхэкспрессия гена yigL, кодирующего предполагаемую сахарофосфатазу, эффективно снижает токсичность PNP. Биохимический анализ выявил у YigL выраженную фосфатазную активность в отношении PNP. У мутанта yigL фосфатазная активность в отношении PNP снижалась, внутриклеточная концентрация PNP повышалась, а чувствительность к PNP возрастала, что подчёркивает важную роль YigL в поддержании гомеостаза PNP. YigL также проявляет активность в отношении PLP. Фосфатазная активность в отношении PLP в лизате клеток значительно снижалась при мутации yigL и почти полностью исчезала после дополнительной мутации ybhA, кодирующего предполагаемую фосфатазу PLP. Эти результаты подчёркивают важный вклад YigL совместно с YbhA в функционирование основного ферментативного пути дефосфорилирования PNP и PLP у Escherichia coli.

Значимость: Метаболизм пиридоксинфосфата (PNP) имеет критическое значение для поддержания гомеостаза витамина B6 и клеточного метаболизма. У Escherichia coli окисление PNP было единственным известным механизмом контроля его концентрации. В настоящем исследовании выявлен новый механизм поддержания гомеостаза PNP, опосредованный фосфатазой. Скрининг многокопийных супрессоров, кинетический анализ фермента, а также исследования с выключением генов и их сверхэкспрессией позволили идентифицировать YigL как ключевую фосфатазу PNP, поддерживающую гомеостаз PNP при повышении его концентрации у E. coli. Исследование также показало значительный вклад YigL совместно с YbhA в метаболизм PLP, что позволяет лучше понять механизмы регуляции витамина B6 у бактерий.