2024年6月20日,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)Martin Pilhofer和维亚纳大学Joao Matos组在Cell杂志发表了题为 FilamentID reveals the composition and function of metabolic enzyme polymers during gametogenesis 的研究论文,综合多种成像技术鉴别并揭示了代谢酶多聚纤维的形成能够帮助芽殖酵母从细胞休眠中有效复苏。
面临各种环境胁迫,生物有机体具备有相应机制来适应不利环境。其中较为常见的方式是进入细胞休眠状态(dormancy)。进入休眠状态时,细胞会降低代谢活动能力并停止增殖,同时还可能会激发特定的发育进程。双倍体芽殖酵母在饥饿环境下会进入配子发生(gametogenesis)过程:其通过减数分裂形成单倍体进而形成具有环境抗性的孢子。在这整个过程中,细胞将会发生大规模重塑,其中有部分代谢酶可以通过形成纤维或多聚合物的形式来调控代谢活动。然而,这些代谢酶多聚纤维在不同细胞状态下,尤其是配子发生后的细胞长时间休眠期的功能,目前还不太清楚。
该研究对于Acs1代谢酶多聚纤维提出了以下模型:1.当细胞面对饥饿环境时,Acs1代谢酶能够通过形成多聚纤维的方式使其停滞于完成第一步酶促反应状态。该多聚纤维的形成可能避免在细胞受到环境胁迫后对Acs1蛋白进行降解,从而起到一个保护储存库的作用。2.对于酵母双倍体来说,该多聚纤维可以进一步通过减速分裂的方式分配到相应的单倍体以及后续形成的孢子中。3.在孢子萌发或者单倍体解除休眠过程中,Acs1多聚纤维能够解聚,进而使得游离的Acs1能够继续执行第二步酶促反应生成最终产物乙酰辅酶A。乙酰辅酶A的形成能够帮助细胞可以有效快速的从休眠状态中复苏。