NADキナーゼSLR0400は、Synechocystis SP PCC 6803の成長リプレッサーとして機能します

ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）のリン酸化型であるNADP+は、多くの細胞プロセスで重要な役割を果たしています。すべての生物で保存されているNADキナーゼ（NADK）は、NAD+のNADP+のリン酸化を触媒します。ただし、シアノバクテリウム合成球におけるNAD+のNADP+へのリン酸化の生理学的役割は不明のままです。この研究では、シナコシスチスのNADKエンコード遺伝子であるSLR0400が、グルコースの存在下での光活性化栄養成長条件と明るいサイクル条件の下での成長リプレッサーとして機能することを報告しています。NAD（P）（H）含有量と酵素活性の特性評価を介して、SLR0400欠損変異体におけるNAD+蓄積により、グリコリシスとトリカルボン酸（TCA）サイクル酵素の抑制されていない活性が生じることを示しています。SLR0400が典型的なNADKとして機能するかどうかを判断する際に、シロイヌナズナnADK2変異体のバックグラウンドでのSLR0400の構成的発現が淡緑色の表現型を補完することがわかりました。さらに、SLR04000を欠く変異体の成長利点の背後にある生理学的背景を決定するために、高光条件下でSLR0400欠損変異体の光退色表現型を調査しました。SLR0400欠損変異体で見つかった光合成分析は、光化学系II（PSII）光合成機構の誤動作に起因していました。全体として、我々の結果は、SLR0400によるNADP（H）/NAD（H）維持が、成長率を抑制し、光合成能力を維持するために解糖とTCAサイクルの調節に重要な役割を果たすことを示唆しています。

NADP+, the phosphorylated form of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), plays an essential role in many cellular processes. NAD kinase (NADK), which is conserved in all living organisms, catalyzes the phosphorylation of NAD+ to NADP+. However, the physiological role of phosphorylation of NAD+ to NADP+ in the cyanobacterium Synechocystis remains unclear. In this study, we report that slr0400, an NADK-encoding gene in Synechocystis, functions as a growth repressor under light-activated heterotrophic growth conditions and light and dark cycle conditions in the presence of glucose. We show, via characterization of NAD(P)(H) content and enzyme activity, that NAD+ accumulation in slr0400-deficient mutant results in the unsuppressed activity of glycolysis and tricarboxylic acid (TCA) cycle enzymes. In determining whether Slr0400 functions as a typical NADK, we found that constitutive expression of slr0400 in an Arabidopsis nadk2-mutant background complements the pale-green phenotype. Moreover, to determine the physiological background behind the growth advantage of mutants lacking slr04000, we investigated the photobleaching phenotype of slr0400-deficient mutant under high-light conditions. Photosynthetic analysis found in the slr0400-deficient mutant resulted from malfunctions in the Photosystem II (PSII) photosynthetic machinery. Overall, our results suggest that NADP(H)/NAD(H) maintenance by slr0400 plays a significant role in modulating glycolysis and the TCA cycle to repress the growth rate and maintain the photosynthetic capacity.