2つの相互作用するATPaseは、グリセロールと一酸化窒素の毒性から保護している

Two interacting ATPases protect from glycerol and nitric oxide toxicity.

• Meredith Whitaker
• Nadine Ruecker
• Travis Hartman
• Thais Klevorn
• Jaclynn Andres
• Jia Kim
• Kyu Rhee
• Sabine Ehrt

抄録

H37Rvゲノムは20年以上前に配列決定とアノテーションが行われているが、タンパク質をコードする遺伝子の約半分は未だに機能が予測されていない。本研究では、マウスの病原性に対する重要性について一貫性のない知見が報告されている、機能未知の2つの遺伝子を同定した。欠失変異体（Δ）がマウスで病原性を示すことを確認し、マウス感染後の寒天培地上でΔがグリセロールに依存した回復不良を起こすことを発見した。また、グリセロールは一酸化窒素によるΔの死滅を悪化させた。Rv3679-Rv3680は、以前にATPアーゼ活性と複合体を形成することが示されており、我々は、グリセロールと一酸化窒素の上昇レベルに対処する能力が、Rv3679とRv3680の両方で無傷のATP結合モチーフを必要とすることを実証している。グリセロールキナーゼまたはRv2370c、機能未知のタンパク質の不活性化は、Δのグリセロール媒介毒性を抑制した グリセロールの異化は、細胞内のメチルグリオキサールプールの増加につながったとΔは、Δのグリセロール毒性がメチルグリオキサールによって引き起こされることを示唆している細胞外のメチルグリオキサールに過敏であった。Rv3679とRv3680はRv1509と相互作用し、Rv3679はII型脂肪酸合成酵素(FASII)経路のタンパク質や、Rv3679を脂肪酸または脂質合成に連結するミコール酸修飾酵素を含む多数の付加的な相互作用体を有していた。本研究は、実験的に決定されたRv3679とRv3680の役割を提供し、これらのタンパク質や機能未知の他のタンパク質に関する将来の研究を刺激するものです。本研究では、Rv3679/Rv3680 ATPase 複合体の機能を初めて明らかにしました。本研究では、Rv3679/Rv3680 ATPase複合体の機能を初めて明らかにした。グリセロール由来の代謝物であるメチルグリオキサールが、Rv3679/Rv3680の非存在下で毒性を引き起こすという証拠を提供します。さらに、グリセロールキナーゼ（GlpK）を不活性化すると、グリセロール依存性の毒性が逆転することを示した。この研究により、Rv3679やRv3680と遺伝的または物理的に相互作用する機能未知の他の遺伝子が発見され、未解明の遺伝子を理解することの重要性が明らかになりました。

The H37Rv genome has been sequenced and annotated over 20 years ago, yet roughly half of the protein-coding genes still lack a predicted function. We characterized two genes of unknown function, and , for which inconsistent findings regarding their importance for virulence in mice have been reported. We confirmed that a deletion mutant (Δ) was virulent in mice and discovered that Δ suffered from a glycerol-dependent recovery defect on agar plates following mouse infection. Glycerol also exacerbated killing of Δ by nitric oxide. Rv3679-Rv3680 have previously been shown to form a complex with ATPase activity and we demonstrate that the ability of to cope with elevated levels of glycerol and nitric oxide requires intact ATP-binding motifs in both Rv3679 and Rv3680. Inactivation of glycerol kinase or Rv2370c, a protein of unknown function, suppressed glycerol mediated toxicity in Δ Glycerol catabolism led to increased intracellular methylglyoxal pools and Δ was hypersusceptible to extracellular methylglyoxal suggesting that glycerol toxicity in Δ is caused by methylglyoxal. Rv3679 and Rv3680 interacted with Rv1509, and Rv3679 had numerous additional interactors including proteins of the type II fatty acid synthase (FASII) pathway and mycolic acid modifying enzymes linking Rv3679 to fatty acid or lipid synthesis. This work provides experimentally determined roles for Rv3679 and Rv3680 and stimulates future research on these and other proteins of unknown function. A better understanding of the pathogenesis of tuberculosis requires a better understanding of gene function in This work provides the first functional insight into the Rv3679/Rv3680 ATPase complex. We demonstrate that requires this complex and specifically its ATPase activity to resist glycerol and nitric oxide toxicity. We provide evidence that the glycerol-derived metabolite methylglyoxal causes toxicity in the absence of Rv3679/Rv3680. We further show that glycerol-dependent toxicity is reversed when glycerol kinase (GlpK) is inactivated. Our work uncovered other genes of unknown function that interact with Rv3679 and/or Rv3680 genetically or physically, underscoring the importance of understanding uncharacterized genes.

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