脂肪酸及其生物合成对于所有生物的生存都是必不可少的，脂肪酸是生物膜的组成部分，也是细胞的能量储备和第二信使分子前体。 在细菌，酵母和植物中，脂肪酸的从头生物合成对于生存至关重要，而动物则需要额外的饮食摄取。脂肪酸合成中的细微变化会影响许多重要的细胞功能，因此与癌症和肥胖等疾病有关。鉴于脂肪酸合成的核心代谢作用，所有生物都采用了一条通用的生物合成途径，这需要四个核心代谢产物-乙酰辅酶A，丙二酰辅酶A，NAD（P）H和ATP。迄今为止，没有描述直接调节脂肪酸合成酶（FAS）活性的蛋白质。
2020年3月10日，Kashish Singh等人在Cell 在线发表题为“Discovery of a Regulatory Subunit of the Yeast Fatty Acid Synthase”的研究论文，该研究建立了一种纯化程序，该程序将从酵母酿酒中产生高活性，生物化学和结构均一的FAS，发现了一种20 kDa的额外蛋白质，可与FAS共同纯化。胰蛋白酶消化的串联质谱鉴定该蛋白为Tma17p（FASγ亚基）。
总而言之，该研究描述了酵母FAS调节亚基FASγ亚基的发现。γ亚基结合稳定了旋转的FAS构象，伴随有从KS域位置重新排列到AT域位置的ACP域。 γ亚基响应其共底物NADPH的丰度来调节FAS酶的活性，诱导FAS周转的滞后行为，并抑制有效的ER催化循环。因此，γ亚基直接与FAS相互作用，调节其活性并影响其结构，包括ACP穿梭系统。
脂肪酸及其生物合成对于所有生物的生存都是必不可少的，脂肪酸是生物膜的组成部分，也是细胞的能量储备和第二信使分子前体。在细菌，酵母和植物中，脂肪酸的从头生物合成对于生存至关重要，而动物则需要额外的饮食摄取。脂肪酸合成中的细微变化会影响许多重要的细胞功能，因此与癌症和肥胖等疾病有关。
脂肪酸生物合成的一般催化循环
鉴于脂肪酸合成的核心代谢作用，所有生物都采用了一条通用的生物合成途径，这需要四个核心代谢产物-乙酰辅酶A，丙二酰辅酶A，NAD（P）H和ATP。尽管保留了生物合成反应机制，但脂肪酸合成酶（FAS）的结构在整个生命王国中都不同。在高级真核生物中，FAS由十字形的同型二聚体形成。多个实验室进行的结构研究表明，I型真菌FAS是D3对称的2.6 MDa多酶复合物，形成长270，宽250的桶形颗粒。
蛋白纯化比较
这些研究表明，酿酒酵母FAS由形成中心轮的六个α亚基拷贝和形成粒子的两个圆顶的六个β亚基拷贝组成。合成饱和C16-C18脂肪酸链所需的所有酶促活性均位于α-亚基和β-亚基内。 α亚基包含酮还原酶（KR），酮合成酶（KS）和磷酸泛酸转移酶（PPT）结构域，而β亚基包含乙酰基转移酶（AT），烯酰还原酶（ER）和脱水酶（DH）结构域。丙二酰/棕榈酰转移酶（MPT）结构域主要由β亚基的C末端部分形成，并由α亚基的N末端完成。酰基载体蛋白（ACP）域被灵活地束缚在α亚基上，其运动受到圆顶内空间限制。与ACP结合的中间体被认为以随机方式反复穿梭到所有活性位点，类似于为其他多酶复合物提出的多重随机偶联机制。
两种主要构型的酵母FAS的高分辨率结构测定
FAS的能量消耗和中心代谢的重要性要求严格控制其活性，这要归因于转录控制，需要通过多层ACC调控和棕榈酰的反馈抑制作用。迄今为止，没有描述直接调节FAS活性的蛋白质。同样，尚不知道随机ACP运动是否与真菌FAS圆顶的构象变化一致，或者是否需要辅助因素。
该研究建立了一种纯化程序，该程序将从酵母酿酒中产生高活性，生物化学和结构均一的FAS。在整个纯化过程中，FAS浓度从未降至0.4μM以下，有趣的是，研究人员发现了一种20 kDa的额外蛋白质，可与FAS共同纯化。胰蛋白酶消化的串联质谱鉴定该蛋白为Tma17p。另外，研究人员通过产生Δtma17敲除酵母菌株并纯化FAS来验证Tma17p。当从Δtma17菌株中纯化时，纯化的FAS馏分中不存在20 kDa的条带，从而证实了MS的结果。因此，Tma17p与FAS共纯化，并且似乎代表了酵母FAS迄今公认的未知亚基（FASγ亚基）。
文章总结
在这里，该研究描述了酵母FAS调节亚基的发现，建议将其称为FASγ亚基。最多有六个γ亚基拷贝与占据所有六个反应室的单个α6β6FAS分子结合，每个γ亚基同时接触一个α亚基和两个相邻的β亚基。 γ亚基结合稳定了旋转的FAS构象，伴随有从KS域位置重新排列到AT域位置的ACP域。 γ亚基响应其共底物NADPH的丰度来调节FAS酶的活性，诱导FAS周转的滞后行为，并抑制有效的ER催化循环。因此，γ亚基直接与FAS相互作用，调节其活性并影响其结构，包括ACP穿梭系统。
閱讀更多 科研學術最前沿 的文章
