枯草菌FolEは、亜鉛欠乏の条件下でZagA亜鉛メタロシャペロンとアラームロンZTPによって維持されています

Bacillus subtilis FolE is sustained by the ZagA zinc metallochaperone and the alarmone ZTP under conditions of zinc deficiency.

• Pete Chandrangsu
• Xiaojuan Huang
• Ahmed Gaballa
• John D Helmann

抄録

細菌は、毒性を防ぎながら、必須機能をサポートするために十分な亜鉛を確保するために、細胞内の亜鉛レベルを厳密に調節しています。亜鉛制限に対する細菌の応答は、G3E GTPasesのCOG0523ファミリーのサブファミリー1に属する推定的な亜鉛メタロシャペロンの発現を含む。しかし、これらのシャペロンのクライアントタンパク質とその代謝過程は明らかになっていない。ここでは、枯草菌YciC亜鉛メタロシャペロン（ここではZTP活性化GTPase AのためにZagAと改名）が、亜鉛制限下での新規葉酸生合成をサポートし、亜鉛依存性GTPシクロヒドロラーゼIAであるFolE（GCYH-IA）と直接相互作用することを示した。さらに、亜鉛制限への応答において、修飾プリン生合成中間体であるアラームーンZTPの役割を明らかにした。ZTPは、細菌における10-ホルミルテトラヒドロ葉酸（10f-THF）欠乏のシグナルであり、FolEの機能不全が始まると一過性に蓄積され、ZagAとFolEの相互作用を刺激し、それによって亜鉛の利用可能性が低下しているにもかかわらず葉酸合成を維持するのに役立つことを明らかにした。

Bacteria tightly regulate intracellular zinc levels to ensure sufficient zinc to support essential functions, while preventing toxicity. The bacterial response to zinc limitation includes the expression of putative zinc metallochaperones belonging to subfamily 1 of the COG0523 family of G3E GTPases. However, the client proteins and the metabolic processes served by these chaperones are unclear. Here, we demonstrate that the Bacillus subtilis YciC zinc metallochaperone (here renamed ZagA for ZTP activated GTPase A) supports de novo folate biosynthesis under conditions of zinc limitation, and interacts directly with the zinc-dependent GTP cyclohydrolase IA, FolE (GCYH-IA). Furthermore, we identify a role for the alarmone ZTP, a modified purine biosynthesis intermediate, in the response to zinc limitation. ZTP, a signal of 10-formyl-tetrahydrofolate (10f-THF) deficiency in bacteria, transiently accumulates as FolE begins to fail, stimulates the interaction between ZagA and FolE, and thereby helps to sustain folate synthesis despite declining zinc availability.

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