Effect of Mutations in the Extracytosolic Domain of the Saccharomyces cerevisiae H+-ATPase on Its Activity and Regulation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract

Plasma membrane H+-ATPase (PMA1), the key enzyme of yeast metabolism, undergoes multiple phosphorylation during biogenesis and functioning. In the course of this process, the ATPase is getting activated (glucose effect). We have employed site-directed mutagenesis to determine the functional role of potentially phosphorylable amino acid residues located in the extracytosolic L9-10 loop (846-SENWTD). The mutant enzyme forms were expressed at the plasma membrane to examine the effect of substitutions on biogenesis and ATPase activity. Immunobloting revealed that the mutant ATPase expression was not significantly impaired. In the absence of glucose, basal activity of the mutant enzymes differed insignificantly from that of the wild type. At the same time, regulation of the mutant E847A, T850A, and D851A enzymes has been impaired; the level of enzyme activation by glucose was lower by 2.0−2.5-fold. On the contrary, the S846A mutant displayed elevated basal activity, maintaining the ability to undergo further activation. These data indicate that these residues (especially, Ser-846, Thr-850, and Asp-851) are essential for the normal functioning of the PMA1 and its regulation by glucose.

About the authors

V. V. Petrov

Pushchino Research Center for Biological Research, Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vpetrov07@gmail.com
Russia, 142290, Pushchino

References

  1. Петров В.В. Точечные мутации в Pma1 Н+-АТРазе дрожжей Saccharomyces cerevisiae: влияние на ее экспрессию и активность // Биохимия. 2010. Т. 75. С. 1170‒1180.
  2. Petrov V.V. Point mutations in Pma1 H+-ATPase of Saccharomyces cerevisiae: influence on its expression and activity // Biochemistry (Moscow). 2010. V. 75. P. 1055‒1063.
  3. Петров В.В. Роль петли L5-6, соединяющей мембранные сегменты М5 и М6, в биогенезе и функционировании Pma1 H+-АТРазы дрожжей // Биохимия. 2015. Т. 80. С. 41‒58.
  4. Petrov V.V. Role of loop L5-6 connecting transmembrane segments M5 and M6 in biogenesis and functioning of yeast Pma1 H+-ATPase // Biochemistry (Moscow). 2015. V. 80. P. 31‒44.
  5. Ambesi A., Miranda M., Petrov V.V., Slayman C.W. Biogenesis and function of the yeast plasma-membrane H+-ATPase // J. Exp. Biol. 2000. V. 203. P. 156‒160.
  6. Chang A., Slayman C.W. Maturation of the yeast plasma membrane [H+]ATPase involves phosphorylation during intracellular transport // J. Cell. Biol. 1991. V. 115. P. 289‒295.
  7. Guerra G., Petrov V.V., Allen K.E., Miranda M., Pardo J.P., Slayman C.W. Role of transmembrane segment M8 in the biogenesis and function of yeast plasma-membrane H+-ATPase // Biochim. Biophys. Acta. 2007. V. 1768. P. 2383‒2392.
  8. Heit S., Geurts M.M.G., Murphy B.J., Corey R.A., Mills D.J., Kühlbrandt W, Bublitz M. Structure of the hexameric fungal plasma membrane proton pump in its autoinhibited state // Sci. Adv. 2021. V. 7. Art. eabj5255. https://doi.org/10.1126/sciadv.abj5255
  9. Lecchi S., Allen K.E., Pardo J.P., Mason A.B., Slayman C.W. Conformational changes of yeast plasma membrane H+-ATPase during activation by glucose: role of threonine-912 in the carboxy-terminal tail // Biochemistry. 2005. V. 44. P. 16624‒16632.
  10. Lecchi S., Nelson C.J., Allen K.E., Swaney D.L., Thompson K.L., Coon J.J., Sussman M.R., Slayman C.W. Tandem phosphorylation of Ser-911 and Thr-912 at the C terminus of yeast plasma membrane H+-ATPase leads to glucose-dependent activation // J. Biol. Chem. 2007. V. 282. P. 35471‒35481.
  11. Mazon M.J., Eraso P., Portillo F. Specific phosphoantibodies reveal two phosphorylation sites in yeast Pma1 in response to glucose // FEMS Yeast Res. 2015. V. 15. P. 1‒9.
  12. Miranda M., Pardo J.P., Petrov V.V. Structure-function relationships in membrane segment 6 of the yeast plasma membrane Pma1 H+-ATPase // Biochim. Biophys. Acta. 2011. V. 1808. P. 1781‒1789.
  13. Petrov V.V. Point mutations in the extracytosolic loop between transmembrane segments M5 and M6 of the yeast Pma1 H+-ATPase: alanine-scanning mutagenesis // J. Biomol. Struct. Dynam. 2015. V. 33. P. 70‒84.
  14. Petrov V.V., Padmanabha K.P., Nakamoto R.K., Allen K.E., Slayman C.W. Functional role of charged residues in the transmembrane segments of the yeast plasma membrane H+-ATPase // J. Biol. Chem. 2000. V. 275. P. 15709‒15716.
  15. Serrano R. In vivo glucose activation of the yeast plasma membrane ATPase // FEBS Lett. 1983. V. 156. P. 11‒14.
  16. Seto-Young D., Na S., Monk B.C., Haber J.F., Perlin D.S. Mutational analysis of the first exracellular loop region of the H+-ATPase from Saccharomyces cerevisiae // J. Biol. Chem. 1994. V. 269. P. 23988‒23995.
  17. Tomashevsky A.A., Petrov V.V. Point mutations in the different domains of the Saccharomyces cerevisiae plasma membrane PMA1 ATPase cause redistribution among fractions of inorganic polyphosphates // J. Biomol. Struct. Dyn. 2022. V. 40. P. 635‒647. https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1815582

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (262KB)

Copyright (c) 2023 В.В. Петров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».