Allosteric regulation of the partitioning of glucose-1-phosphate between glycogen and trehalose biosynthesis in Mycobacterium tuberculosis

Authors
Asención Diez, Matías Damián; Demonte, Ana María Magdalena; Syson, Karl; Arias, Diego Gustavo; Gorelik, Adrian Gustavo; Guerrero, Sergio Adrian; Bornemann, Stephen; Iglesias, Alberto Alvaro
Publication Year
2015
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
Background: Mycobacterium tuberculosis is a pathogenic prokaryote adapted to survive in hostile environments. In this organism and other Gram-positive actinobacteria, the metabolic pathways of glycogen and trehalose are interconnected. Results: In this work we show the production, purification and characterization of recombinant enzymes involved in the partitioning of glucose-1-phosphate between glycogen and trehalose in M. tuberculosis H37Rv, namely: ADP-glucose pyrophosphorylase, glycogen synthase, UDP-glucose pyrophosphorylase and trehalose-6-phosphate synthase. The substrate specificity, kinetic parameters and allosteric regulation of each enzyme were determined. ADP-glucose pyrophosphorylase was highly specific for ADP-glucose while trehalose-6-phosphate synthase used not only ADP-glucose but also UDP-glucose, albeit to a lesser extent. ADP-glucose pyrophosphorylase was allosterically activated primarily by phosphoenolpyruvate and glucose-6-phosphate, while the activity of trehalose-6-phosphate synthase was increased up to 2-fold by fructose-6-phosphate. None of the other two enzymes tested exhibited allosteric regulation. Conclusions: Results give information about how the glucose-1-phosphate/ADP-glucose node is controlled after kinetic and regulatory properties of key enzymes for mycobacteria metabolism. General significance: This work increases our understanding of oligo and polysaccharides metabolism in M. tuberculosis and reinforces the importance of the interconnection between glycogen and trehalose biosynthesis in this human pathogen.
Fil: Asención Diez, Matías Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina
Fil: Demonte, Ana María Magdalena. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentina
Fil: Syson, Karl. John Innes Institute; Reino Unido
Fil: Arias, Diego Gustavo. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentina
Fil: Gorelik, Adrian Gustavo. John Innes Institute; Reino Unido
Fil: Guerrero, Sergio Adrian. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentina
Fil: Bornemann, Stephen. John Innes Institute; Reino Unido
Fil: Iglesias, Alberto Alvaro. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentina
Subject
ADP-GLUCOSE PYROPHOSPHORYLASE
GLUCOSE-6-PHOSPHATE
GLYCOGEN SYNTHASE
PHOSPHOENOLPYRUVATE
TREHALOSE-6-PHOSPHATE SYNTHASE
UDP-GLUCOSE PYROPHOSPHORYLASE
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Ciencias Biológicas
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
Access level
Open access
License
https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/
Repository
CONICET Digital (CONICET)
Institution
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identifier
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/37447