ホスファチジン酸経路酵素PLSXは、細菌のリン脂質合成において触媒とチャネリングの両方の役割を果たしています

PLSXは、グラム陽性菌でホスファチジン酸を産生する経路の最初の酵素です。アシル - アシルキャリアタンパク質（アシルACP）からアシルリン酸を生成し、リン脂質および脂肪酸生合成の調整にも関与しています。PLSXは、亜種のBacillusの末梢膜酵素ですが、膜とどのように関連するかはほとんど不明のままです。本研究では、蛍光顕微鏡、リポソーム沈降、差動走査熱量測定、およびアシルトランスフェラーゼアッセイを使用して、PLSXは脂質二重層に直接結合し、2つの扁桃体の薄暗い寸法ヘリックスの先端にある疎水性ループに位置する膜を固定する部分を特定したと判断しました。。リン酸アシルリン酸合成およびホスファチジン酸経路を通るフラックスにおけるPLSXの膜結合の役割を確立するために、PLSXの膜との相互作用を防ぐ変異と遺伝子融合を作成しました。興味深いことに、リン脂質合成は、PLSXが膜から分離された細胞でひどく妨げられ、代謝標識の結果は、これらの細胞が遊離脂肪酸を蓄積したことを示しました。同じ突然変異はPLSXトランスアシラーゼ活性に影響を与えなかったため、ホスファチジン酸経路の次の酵素であるPLSXのPLSYを適切に送達するためには、膜結合が必要であると結論付けます。PLSXはリン脂質合成において二重の役割を果たし、触媒としても、経路にチャネリングする基質を媒介するシャペロンタンパク質として機能します。

PlsX is the first enzyme in the pathway that produces phosphatidic acid in Gram-positive bacteria. It makes acylphosphate from acyl-acyl carrier protein (acyl-ACP) and is also involved in coordinating phospholipid and fatty acid biosyntheses. PlsX is a peripheral membrane enzyme in Bacillus subtilis, but how it associates with the membrane remains largely unknown. In the present study, using fluorescence microscopy, liposome sedimentation, differential scanning calorimetry, and acyltransferase assays, we determined that PlsX binds directly to lipid bilayers and identified its membrane anchoring moiety, consisting of a hydrophobic loop located at the tip of two amphipathic dimerization helices. To establish the role of the membrane association of PlsX in acylphosphate synthesis and in the flux through the phosphatidic acid pathway, we then created mutations and gene fusions that prevent PlsX's interaction with the membrane. Interestingly, phospholipid synthesis was severely hampered in cells in which PlsX was detached from the membrane, and results from metabolic labeling indicated that these cells accumulated free fatty acids. Because the same mutations did not affect PlsX transacylase activity, we conclude that membrane association is required for the proper delivery of PlsX's product to PlsY, the next enzyme in the phosphatidic acid pathway. We conclude that PlsX plays a dual role in phospholipid synthesis, acting both as a catalyst and as a chaperone protein that mediates substrate channeling into the pathway.