Published April 11, 2017 | Version v1
Publication Open

Cytosolic Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase Is Phosphorylated during Seed Development

Creators

  • 1. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. National University of the Littoral

Description

Cytosolic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (NAD-GAPDH) is involved in a critical energetic step of glycolysis and also has many important functions besides its enzymatic activity. The recombinant wheat NAD-GAPDH was phosphorylated in vitro at Ser205 by a SNF1-Related protein kinase 1 (SnRK1) from wheat heterotrophic (but not from photosynthetic) tissues. The S205D mutant enzyme (mimicking the phosphorylated form) exhibited a significant decrease in activity but similar affinity toward substrates. Immunodetection and activity assays showed that NAD-GAPDH is phosphorylated in vivo, the enzyme depicting different activity, abundance and phosphorylation profiles during development of seeds that mainly accumulate starch (wheat) or lipids (castor oil seed). NAD-GAPDH activity gradually increases along wheat seed development, but protein levels and phosphorylation status exhibited slight changes. Conversely, in castor oil seed, the activity slightly increased and total protein levels do not significantly change in the first half of seed development but both abruptly decreased in the second part of development, when triacylglycerol synthesis and storage begin. Interestingly, phospho-NAD-GAPDH levels reached a maximum when the seed switch their metabolism to mainly support synthesis and accumulation of carbon reserves. After this point the castor oil seed NAD-GAPDH protein levels and activity highly decreased, and the protein stability assays showed that the protein would be degraded by the proteasome. The results presented herein suggest that phosphorylation of NAD-GAPDH during seed development would have impact on the partitioning of triose-phosphate between different metabolic pathways and cell compartments to support the specific carbon, energy and reducing equivalent demands during synthesis of storage products.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يشارك نازعة هيدروجين جليسيرالدهيد 3 -فوسفات (NAD - GAPDH) في خطوة حيوية حاسمة لتحلل السكر وله أيضًا العديد من الوظائف المهمة إلى جانب نشاطه الأنزيمي. تم فسفرة القمح المؤتلف NAD - GAPDH في المختبر في Ser205 بواسطة كيناز البروتين المرتبط بـ SNF1 1 (SnRK1) من أنسجة القمح غير المتجانسة (ولكن ليس من أنسجة التمثيل الضوئي). أظهر الإنزيم الطافر S205D (محاكاة الشكل الفسفوريلي) انخفاضًا كبيرًا في النشاط ولكن تقاربًا مشابهًا تجاه الركائز. أظهرت فحوصات الكشف المناعي والنشاط أن NAD - GAPDH يتم فسفرته في الكائن الحي، وهو الإنزيم الذي يصور نشاطًا مختلفًا ووفرة وملامح الفسفرة أثناء تطوير البذور التي تتراكم بشكل أساسي النشا (القمح) أو الدهون (بذور زيت الخروع). يزداد نشاط NAD - GAPDH تدريجياً على طول تطور بذور القمح، لكن مستويات البروتين وحالة الفسفرة أظهرت تغيرات طفيفة. على العكس من ذلك، في بذور زيت الخروع، زاد النشاط قليلاً ولم تتغير مستويات البروتين الإجمالية بشكل كبير في النصف الأول من تطور البذور ولكن كلاهما انخفض بشكل مفاجئ في الجزء الثاني من التطور، عندما يبدأ تخليق ثلاثي أسيل الجليسرول وتخزينه. ومن المثير للاهتمام أن مستويات الفوسفو- NAD - GAPDH وصلت إلى الحد الأقصى عندما تحول البذور عملية التمثيل الغذائي لدعم تخليق وتراكم احتياطيات الكربون بشكل أساسي. بعد هذه النقطة، انخفضت مستويات بروتين NAD - GAPDH ونشاطه بشكل كبير، وأظهرت فحوصات استقرار البروتين أن البروتين سيتحلل بسبب البروتيزوم. تشير النتائج المقدمة هنا إلى أن فسفرة NAD - GAPDH أثناء تطوير البذور سيكون لها تأثير على تقسيم ثلاثي الفوسفات بين المسارات الأيضية المختلفة ومقصورات الخلايا لدعم الكربون المحدد والطاقة وتقليل الطلبات المكافئة أثناء تخليق منتجات التخزين.

Translated Description (French)

La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase cytosolique (NAD-GAPDH) est impliquée dans une étape énergétique critique de la glycolyse et a également de nombreuses fonctions importantes en plus de son activité enzymatique. La NAD-GAPDH recombinante du blé a été phosphorylée in vitro à Ser205 par une protéine kinase 1 liée à SNF1 (SnRK1) à partir de tissus hétérotrophes (mais pas de tissus photosynthétiques) du blé. L'enzyme mutante S205D (imitant la forme phosphorylée) a présenté une diminution significative de l'activité mais une affinité similaire envers les substrats. Les tests d'immunodétection et d'activité ont montré que le NAD-GAPDH est phosphorylé in vivo, l'enzyme décrivant différents profils d'activité, d'abondance et de phosphorylation lors du développement de graines qui accumulent principalement de l'amidon (blé) ou des lipides (graines d'huile de ricin). L'activité NAD-GAPDH augmente progressivement tout au long du développement des graines de blé, mais les niveaux de protéines et l'état de phosphorylation présentaient de légers changements. Inversement, chez les graines d'huile de ricin, l'activité a légèrement augmenté et les niveaux de protéines totales ne changent pas de manière significative dans la première moitié du développement des graines, mais tous deux ont brusquement diminué dans la deuxième partie du développement, lorsque la synthèse et le stockage du triacylglycérol commencent. Fait intéressant, les niveaux de phospho-NAD-GAPDH ont atteint un maximum lorsque les graines changent de métabolisme pour soutenir principalement la synthèse et l'accumulation des réserves de carbone. Après ce point, les niveaux et l'activité de la protéine NAD-GAPDH des graines de ricin ont fortement diminué, et les essais de stabilité des protéines ont montré que la protéine serait dégradée par le protéasome. Les résultats présentés ici suggèrent que la phosphorylation de NAD-GAPDH pendant le développement des graines aurait un impact sur le partage du triose-phosphate entre différentes voies métaboliques et compartiments cellulaires pour soutenir le carbone spécifique, l'énergie et réduire les demandes équivalentes pendant la synthèse des produits de stockage.

Translated Description (Spanish)

La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa citosólica (NAD-GAPDH) está involucrada en un paso energético crítico de la glucólisis y también tiene muchas funciones importantes además de su actividad enzimática. La NAD-GAPDH de trigo recombinante se fosforiló in vitro en Ser205 mediante una proteína cinasa 1 relacionada con SNF1 (SnRK1) de tejidos heterótrofos de trigo (pero no fotosintéticos). La enzima mutante S205D (que imita la forma fosforilada) exhibió una disminución significativa en la actividad pero una afinidad similar hacia los sustratos. Los ensayos de inmunodetección y actividad mostraron que NAD-GAPDH se fosforila in vivo, representando la enzima diferentes perfiles de actividad, abundancia y fosforilación durante el desarrollo de semillas que acumulan principalmente almidón (trigo) o lípidos (semilla de aceite de ricino). La actividad de NAD-GAPDH aumenta gradualmente a lo largo del desarrollo de la semilla de trigo, pero los niveles de proteínas y el estado de fosforilación mostraron ligeros cambios. Por el contrario, en la semilla de ricino, la actividad aumentó ligeramente y los niveles de proteína total no cambian significativamente en la primera mitad del desarrollo de la semilla, pero ambos disminuyeron abruptamente en la segunda parte del desarrollo, cuando comienzan la síntesis y el almacenamiento de triacilglicerol. Curiosamente, los niveles de fosfo-NAD-GAPDH alcanzaron un máximo cuando las semillas cambian su metabolismo para apoyar principalmente la síntesis y acumulación de reservas de carbono. Después de este punto, los niveles y la actividad de la proteína NAD-GAPDH de la semilla de ricino disminuyeron en gran medida, y los ensayos de estabilidad de la proteína mostraron que la proteína sería degradada por el proteasoma. Los resultados presentados en la presente sugieren que la fosforilación de NAD-GAPDH durante el desarrollo de la semilla tendría un impacto en la partición de triosa-fosfato entre diferentes vías metabólicas y compartimentos celulares para apoyar el carbono específico, la energía y la reducción de demandas equivalentes durante la síntesis de productos de almacenamiento.

Files

pdf.pdf

Files (4.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:19ea4c9ddb9be4422a8ad6c9ded3b942
4.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نازعة هيدروجين جليسيرالدهيد 3 -فوسفات السيتوسوليك يتم فسفرتها أثناء نمو البذور
Translated title (French)
La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase cytosolique est phosphorylée pendant le développement des semences
Translated title (Spanish)
La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa citosólica se fosforila durante el desarrollo de la semilla

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2604780627
DOI
10.3389/fpls.2017.00522

Is supplement to
https://openalex.org/W2353787965 (Other)
https://openalex.org/W2122301408 (Other)
https://openalex.org/W2078646031 (Other)
https://openalex.org/W2044657834 (Other)
https://openalex.org/W2017523970 (Other)
https://openalex.org/W2014957095 (Other)
https://openalex.org/W1988064189 (Other)
https://openalex.org/W1986464758 (Other)
https://openalex.org/W1972144546 (Other)
https://openalex.org/W1548951016 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1529783557
  • https://openalex.org/W1540424041
  • https://openalex.org/W1553118623
  • https://openalex.org/W1591098147
  • https://openalex.org/W1965323407
  • https://openalex.org/W1970544448
  • https://openalex.org/W1972883697
  • https://openalex.org/W1973788663
  • https://openalex.org/W1987460977
  • https://openalex.org/W2000366642
  • https://openalex.org/W2004613864
  • https://openalex.org/W2008002548
  • https://openalex.org/W2013085592
  • https://openalex.org/W2015227064
  • https://openalex.org/W2018289835
  • https://openalex.org/W2024892298
  • https://openalex.org/W2025208067
  • https://openalex.org/W2028113838
  • https://openalex.org/W2032656815
  • https://openalex.org/W2038100335
  • https://openalex.org/W2049937386
  • https://openalex.org/W2051425845
  • https://openalex.org/W2053434700
  • https://openalex.org/W2060715138
  • https://openalex.org/W2064241626
  • https://openalex.org/W2070382386
  • https://openalex.org/W2073971355
  • https://openalex.org/W2074657895
  • https://openalex.org/W2081284174
  • https://openalex.org/W2083884001
  • https://openalex.org/W2084845972
  • https://openalex.org/W2090189626
  • https://openalex.org/W2100837269
  • https://openalex.org/W2105480992
  • https://openalex.org/W2107940239
  • https://openalex.org/W2116170038
  • https://openalex.org/W2116937488
  • https://openalex.org/W2117544585
  • https://openalex.org/W2123077564
  • https://openalex.org/W2123359795
  • https://openalex.org/W2124305222
  • https://openalex.org/W2128635872
  • https://openalex.org/W2130438091
  • https://openalex.org/W2133289621
  • https://openalex.org/W2134245322
  • https://openalex.org/W2140106525
  • https://openalex.org/W2141348243
  • https://openalex.org/W2146460657
  • https://openalex.org/W2155036894
  • https://openalex.org/W2155160748
  • https://openalex.org/W2155951732
  • https://openalex.org/W2160958127
  • https://openalex.org/W2168526937
  • https://openalex.org/W2169717768
  • https://openalex.org/W2171781018
  • https://openalex.org/W2180909681
  • https://openalex.org/W2260191748
  • https://openalex.org/W2296831760
  • https://openalex.org/W2327405543
  • https://openalex.org/W2411005199
  • https://openalex.org/W2487448637
  • https://openalex.org/W2533746210
  • https://openalex.org/W4235247530
  • https://openalex.org/W4293247451