アセトバクターキシリヌムにおけるグリセロールとジヒドロキシアセトンのリン酸化とその可能性のある調節的役割

アセトバクターキシリヌムの抽出物は、それぞれアデノシン5'-トリホスホート（ATP）によるグリセロールとジヒドロキシアセトン（DHA）のリン酸化を、それぞれL-アルファグリセロリン酸およびDHAリン酸を形成します。グリセロールとDHAのリン酸化を促進する能力は、グルコースまたはコハク酸細胞よりもグリセロール栽培細胞の方が高かった。抽出物中のグリセロールキナーゼの活性は、in vivoでのグリセロール酸化速度と互換性があります。グリセロール-DHAキナーゼは抽出物から210倍精製されており、その分子量はゲルろ過により50,000と判断されました。グリセロールキナーゼとDHAキナーゼ活性比は、精製のすべての段階で1.6で本質的に一定のままでした。両方の反応の最適pHは8.4〜9.2でした。精製酵素との反応速度は、グリセロール、DHA、およびATPの双曲線機能でした。グリセロールのkmは0.5 mmで、DHAのkmは5 mmです。どちらもATP濃度とは無関係です。両方のキナーゼ反応におけるATPのKMは0.5 mmで、グリセロール濃度とDHA濃度に依存しません。グリセロールとDHAは、基質としてそれぞれのKM値に等しいKI値を持つ競合基板です。D-GlyceraldehydeおよびL-Glyceraldehydeはリン酸化されておらず、酵素を阻害しませんでした。試験したヌクレオチド三リン酸塩の中で、ATPのみがホスホリル基ドナーとして活性でした。フルクトース二リン酸（FDP）は、ATP（KI = 0.02 mM）に関して、グリセロールとDHAに関して非競争に関するキナーゼ活性の両方を競合的に阻害しました。アデノシン5'-二リン酸（ADP）およびアデノシン5'-モノリン酸（AMP）は、ATP（Ki（ADP）= 0.4 mm; Ki（AMP）= 0.25 mm）に関して両方の酵素活性を競合的に阻害しました。A. FDP含有量が高いキシリヌム細胞は、グリセロールでは成長しませんでした。飢starによる細胞FDPの枯渇により、グリセロールの急速な成長が可能になりました。A. Xylinumからの単一の酵素は、グリセロールとDHAの両方のリン酸化に関与していると結論付けられています。これと、FDPおよびAMPによる阻害に対する酵素の感度と同様に、グリセロール代謝における調節的役割があることを示唆しています。

Extracts of Acetobacter xylinum catalyze the phosphorylation of glycerol and dihydroxyacetone (DHA) by adenosine 5'-triphosphate (ATP) to form, respectively, L-alpha-glycerophosphate and DHA phosphate. The ability to promote phosphorylation of glycerol and DHA was higher in glycerol-grown cells than in glucose- or succinate-grown cells. The activity of glycerol kinase in extracts is compatible with the overall rate of glycerol oxidation in vivo. The glycerol-DHA kinase has been purified 210-fold from extracts, and its molecular weight was determined to be 50,000 by gel filtration. The glycerol kinase to DHA kinase activity ratio remained essentially constant at 1.6 at all stages of purification. The optimal pH for both reactions was 8.4 to 9.2. Reaction rates with the purified enzyme were hyperbolic functions of glycerol, DHA, and ATP. The Km for glycerol is 0.5 mM and that for DHA is 5 mM; both are independent of the ATP concentration. The Km for ATP in both kinase reactions is 0.5 mM and is independent of glycerol and DHA concentrations. Glycerol and DHA are competitive substrates with Ki values equal to their respective Km values as substrates. D-Glyceraldehyde and l-Glyceraldehyde were not phosphorylated and did not inhibit the enzyme. Among the nucleotide triphosphates tested, only ATP was active as the phosphoryl group donor. Fructose diphosphate (FDP) inhibited both kinase activities competitively with respect to ATP (Ki= 0.02 mM) and noncompetitively with respect to glycerol and DHA. Adenosine 5'-diphosphate (ADP) and adenosine 5'-monophosphate (AMP) inhibited both enzymic activities competitively with respect to ATP (Ki (ADP) = 0.4 mM; Ki (AMP) =0.25 mM). A. xylinum cells with a high FDP content did not grow on glycerol. Depletion of cellular FDP by starvation enabled rapid growth on glycerol. It is concluded that a single enzyme from A. xylinum is responsible for the phosphorylation of both glycerol and DHA. This as well as the sensitivity of the enzyme to inhibition by FDP and AMP suggest that it has a regulatory role in glycerol metabolism.