Published May 5, 2011 | Version v1
Publication Open

Nonphosphorylating Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase Is Phosphorylated in Wheat Endosperm at Serine-404 by an SNF1-Related Protein Kinase Allosterically Inhibited by Ribose-5-Phosphate

Creators

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

Description

Abstract Nonphosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (np-Ga3PDHase) is a cytosolic unconventional glycolytic enzyme of plant cells regulated by phosphorylation in heterotrophic tissues. After interaction with 14-3-3 proteins, the phosphorylated enzyme becomes less active and more sensitive to regulation by adenylates and inorganic pyrophosphate. Here, we acknowledge that in wheat (Triticum aestivum), np-Ga3PDHase is specifically phosphorylated by the SnRK (SNF1-related) protein kinase family. Interestingly, only the kinase present in heterotrophic tissues (endosperm and shoots, but not in leaves) was found active. The specific SnRK partially purified from endosperm exhibited a requirement for Mg2+ or Mn2+ (being Ca2+ independent), having a molecular mass of approximately 200 kD. The kinase also phosphorylated standard peptides SAMS, AMARA, and SP46, as well as endogenous sucrose synthase, results suggesting that it could be a member of the SnRK1 subfamily. Concurrently, the partially purified wheat SnRK was recognized by antibodies raised against a peptide conserved between SnRK1s from sorghum (Sorghum bicolor) and maize (Zea mays) developing seeds. The wheat kinase was allosterically inhibited by ribose-5-phosphate and, to a lesser extent, by fructose-1,6-bisphosphate and 3-phosphoglycerate, while glucose-6-phosphate (the main effector of spinach [Spinacia oleracea] leaves, SnRK1) and trehalose-6-phosphate produced little or no effect. Results support a distinctive allosteric regulation of SnRK1 present in photosynthetic or heterotrophic plant tissues. After in silico analysis, we constructed two np-Ga3PDHase mutants, S404A and S447A, identifying serine-404 as the target of phosphorylation. Results suggest that both np-Ga3PDHase and the specific kinase could be under control, critically affecting the metabolic scenario involving carbohydrates and reducing power partition and storage in heterotrophic plant cells.

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

Translated Description (Arabic)

نازعة هيدروجين جليسيرالدهيد 3 -فوسفات غير الفسفوريلاتية (np - Ga3PDHase) هو إنزيم تحلل سكري غير تقليدي للخلايا النباتية ينظمه الفسفرة في الأنسجة غير المتجانسة. بعد التفاعل مع بروتينات 14-3-3، يصبح الإنزيم الفسفوريلي أقل نشاطًا وأكثر حساسية للتنظيم بواسطة الأدينيلات والبيروفوسفات غير العضوي. هنا، نقر بأنه في القمح (Triticum aestivum)، يتم فسفرة np - Ga3PDHase على وجه التحديد من قبل عائلة كيناز البروتين SnRK (المرتبطة بـ SNF1). ومن المثير للاهتمام أنه تم العثور على الكيناز الموجود فقط في الأنسجة غيرية التغذية (السويداء والبراعم، ولكن ليس في الأوراق) نشطًا. أظهر SnRK المحدد الذي تم تنقيته جزئيًا من السويداء متطلبات لـ Mg2+ أو Mn2+ (كونه مستقلاً عن Ca2 +)، وله كتلة جزيئية تبلغ حوالي 200 دينار كويتي. كما قام الكيناز بفسفرة الببتيدات القياسية SAMS و AMARA و SP46، بالإضافة إلى تخليق السكروز الداخلي، مما يشير إلى أنه يمكن أن يكون عضوًا في عائلة SnRK1 الفرعية. في الوقت نفسه، تم التعرف على القمح المنقى جزئيًا SnRK بواسطة الأجسام المضادة التي تم رفعها ضد الببتيد المحفوظ بين SnRK1s من الذرة الرفيعة (الذرة الرفيعة ثنائية اللون) والذرة الصفراء (الذرة الصفراء) التي تطور البذور. تم تثبيط كيناز القمح بشكل استثنائي بواسطة الريبوز-5 -فوسفات، وبدرجة أقل، بواسطة الفركتوز-1، 6 -بيسفوسفات و 3 -فوسفوجليسيرات، بينما أنتج الجلوكوز-6 -فوسفات (المستجيب الرئيسي لأوراق السبانخ [السبانخ oleracea]، SnRK1) والتريهالوز-6 -فوسفات تأثيرًا ضئيلًا أو معدومًا. تدعم النتائج تنظيمًا تفارغيًا مميزًا لـ SnRK1 الموجود في الأنسجة النباتية ذات التركيب الضوئي أو غير المتجانسة. بعد تحليل السيليكو، قمنا ببناء اثنين من طفرات np - Ga3PDHase، S404A و S447A، وتحديد سيرين-404 كهدف للفسفرة. تشير النتائج إلى أن كل من np - Ga3PDHase والكايناز المحدد يمكن أن يكونا تحت السيطرة، مما يؤثر بشكل حاسم على السيناريو الأيضي الذي يتضمن الكربوهيدرات ويقلل من تقسيم الطاقة وتخزينها في الخلايا النباتية غير المتجانسة.

Translated Description (French)

Résumé La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase non phosphorylante (np-Ga3PDHase) est une enzyme glycolytique non conventionnelle cytosolique des cellules végétales régulée par la phosphorylation dans les tissus hétérotrophes. Après interaction avec les protéines 14-3-3, l'enzyme phosphorylée devient moins active et plus sensible à la régulation par les adénylates et le pyrophosphate inorganique. Ici, nous reconnaissons que dans le blé (Triticum aestivum), la np-Ga3PDHase est spécifiquement phosphorylée par la famille des protéines kinases SnRK (liées à SNF1). Fait intéressant, seule la kinase présente dans les tissus hétérotrophes (endosperme et pousses, mais pas dans les feuilles) a été trouvée active. La SnRK spécifique partiellement purifiée à partir de l'endosperme présentait une exigence en Mg2+ ou Mn2+ (étant indépendante du Ca2+), ayant une masse moléculaire d'environ 200 kD. La kinase a également phosphorylé les peptides standard SAMS, AMARA et SP46, ainsi que la saccharose synthase endogène, résultats suggérant qu'elle pourrait être un membre de la sous-famille SnRK1. Simultanément, la SnRK de blé partiellement purifiée a été reconnue par des anticorps dirigés contre un peptide conservé entre les SnRK1 de graines en développement de sorgho (Sorghum bicolor) et de maïs (Zea mays). La kinase du blé était allostériquement inhibée par le ribose-5-phosphate et, dans une moindre mesure, par le fructose-1,6-bisphosphate et le 3-phosphoglycérate, tandis que le glucose-6-phosphate (le principal effecteur des feuilles d'épinards [Spinacia oleracea], SnRK1) et le tréhalose-6-phosphate produisaient peu ou pas d'effet. Les résultats soutiennent une régulation allostérique distinctive de SnRK1 présent dans les tissus végétaux photosynthétiques ou hétérotrophes. Après analyse in silico, nous avons construit deux mutants np-Ga3PDHase, S404A et S447A, identifiant la sérine-404 comme cible de la phosphorylation. Les résultats suggèrent que la np-Ga3PDHase et la kinase spécifique pourraient être sous contrôle, affectant de manière critique le scénario métabolique impliquant les glucides et réduisant la répartition et le stockage de l'énergie dans les cellules végétales hétérotrophes.

Translated Description (Spanish)

Resumen La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa no fosforilante (np-Ga3PDHasa) es una enzima glucolítica no convencional citosólica de células vegetales regulada por fosforilación en tejidos heterotróficos. Después de la interacción con las proteínas 14-3-3, la enzima fosforilada se vuelve menos activa y más sensible a la regulación por adenilatos y pirofosfato inorgánico. Aquí, reconocemos que en el trigo (Triticum aestivum), la np-Ga3PDHasa es fosforilada específicamente por la familia de proteínas quinasas SnRK (relacionadas con SNF1). Curiosamente, solo se encontró activa la quinasa presente en los tejidos heterotróficos (endospermo y brotes, pero no en las hojas). La SnRK específica parcialmente purificada a partir del endospermo mostró un requerimiento de Mg2+ o Mn2+ (siendo independiente de Ca2+), con una masa molecular de aproximadamente 200 kD. La quinasa también fosforiló los péptidos estándar SAMS, AMARA y SP46, así como la sacarosa sintasa endógena, resultados que sugieren que podría ser un miembro de la subfamilia SnRK1. Al mismo tiempo, la SnRK de trigo parcialmente purificada fue reconocida por anticuerpos producidos contra un péptido conservado entre SnRK1 de semillas en desarrollo de sorgo (Sorghum bicolor) y maíz (Zea mays). La cinasa del trigo fue inhibida alostéricamente por la ribosa-5-fosfato y, en menor medida, por la fructosa-1,6-bisfosfato y el 3-fosfoglicerato, mientras que la glucosa-6-fosfato (el principal efector de las hojas de espinaca [Spinacia oleracea], SnRK1) y la trehalosa-6-fosfato produjeron poco o ningún efecto. Los resultados apoyan una regulación alostérica distintiva de SnRK1 presente en tejidos vegetales fotosintéticos o heterótrofos. Después del análisis in silico, construimos dos mutantes de np-Ga3PDHasa, S404A y S447A, identificando la serina-404 como el objetivo de la fosforilación. Los resultados sugieren que tanto la np-Ga3PDHasa como la quinasa específica podrían estar bajo control, afectando críticamente el escenario metabólico que involucra carbohidratos y reduciendo la partición de poder y el almacenamiento en células vegetales heterotróficas.

Files

plphys_v156_3_1337.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ 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:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نازعة هيدروجين جليسيرالدهيد-3 -فوسفات غير الفسفورية يتم فسفرتها في السويداء القمحية في سيرين-404 بواسطة بروتين كيناز مرتبط بـ SNF1 يتم تثبيطه بشكل استثنائي بواسطة ريبوز-5 -فوسفات
Translated title (French)
La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase non phosphorylante est phosphorylée dans l'endosperme de blé à la sérine-404 par une protéine kinase liée au SNF1 inhibée de manière allostérique par le ribose-5-phosphate
Translated title (Spanish)
La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa no fosforilante se fosforila en el endospermo de trigo en la serina-404 por una proteína quinasa relacionada con SNF1 inhibida alostéricamente por ribosa-5-fosfato

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2004613864
DOI
10.1104/pp.111.177261

Is supplement to
https://openalex.org/W4362623556 (Other)
https://openalex.org/W4362610326 (Other)
https://openalex.org/W2524852741 (Other)
https://openalex.org/W2352746703 (Other)
https://openalex.org/W2089196471 (Other)
https://openalex.org/W2083312584 (Other)
https://openalex.org/W2081633349 (Other)
https://openalex.org/W2051108283 (Other)
https://openalex.org/W1978425204 (Other)
https://openalex.org/W1964515703 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W146063059
  • https://openalex.org/W1497035710
  • https://openalex.org/W1561239564
  • https://openalex.org/W1571523637
  • https://openalex.org/W1755773572
  • https://openalex.org/W1965323407
  • https://openalex.org/W1966037275
  • https://openalex.org/W1967418010
  • https://openalex.org/W1969571623
  • https://openalex.org/W1972883697
  • https://openalex.org/W1984804967
  • https://openalex.org/W1985354851
  • https://openalex.org/W1990789427
  • https://openalex.org/W1992515207
  • https://openalex.org/W2000366642
  • https://openalex.org/W2000659699
  • https://openalex.org/W2001678680
  • https://openalex.org/W2008057839
  • https://openalex.org/W2018289835
  • https://openalex.org/W2021363078
  • https://openalex.org/W2025208067
  • https://openalex.org/W2027972068
  • https://openalex.org/W2028113838
  • https://openalex.org/W2028406761
  • https://openalex.org/W2032710485
  • https://openalex.org/W2033218550
  • https://openalex.org/W2038100335
  • https://openalex.org/W2044099251
  • https://openalex.org/W2047848415
  • https://openalex.org/W2049937386
  • https://openalex.org/W2051425845
  • https://openalex.org/W2054715163
  • https://openalex.org/W2055155126
  • https://openalex.org/W2055934147
  • https://openalex.org/W2060715138
  • https://openalex.org/W2060868346
  • https://openalex.org/W2064241626
  • https://openalex.org/W2074494355
  • https://openalex.org/W2075280488
  • https://openalex.org/W2081284174
  • https://openalex.org/W2086058383
  • https://openalex.org/W2088728566
  • https://openalex.org/W2090189626
  • https://openalex.org/W2100837269
  • https://openalex.org/W2105480992
  • https://openalex.org/W2106527511
  • https://openalex.org/W2107330330
  • https://openalex.org/W2116170038
  • https://openalex.org/W2117544585
  • https://openalex.org/W2119133512
  • https://openalex.org/W2123359795
  • https://openalex.org/W2126196314
  • https://openalex.org/W2126616579
  • https://openalex.org/W2128635872
  • https://openalex.org/W2130438091
  • https://openalex.org/W2133289621
  • https://openalex.org/W2133909060
  • https://openalex.org/W2134245322
  • https://openalex.org/W2134951962
  • https://openalex.org/W2136145421
  • https://openalex.org/W2138672323
  • https://openalex.org/W2142434082
  • https://openalex.org/W2143118605
  • https://openalex.org/W2149221165
  • https://openalex.org/W2152376586
  • https://openalex.org/W2158631571
  • https://openalex.org/W2164331942
  • https://openalex.org/W2167515564
  • https://openalex.org/W2171781018
  • https://openalex.org/W2254923332
  • https://openalex.org/W2339413709
  • https://openalex.org/W2411005199
  • https://openalex.org/W2415160381
  • https://openalex.org/W4235247530
  • https://openalex.org/W4293247451
  • https://openalex.org/W78895978