A Soluble Metabolon Synthesizes the Isoprenoid Lipid Ubiquinone

Autor: Lidia Ciccone, Yohann Couté, Chau-Duy-Tam Vo, Sabine Brugière, M. Hajj Chehade, Bérengère Rascalou, Katayoun Kazemzadeh, Cameron David Fyfe, Laurent Loiseau, Murielle Lombard, Laurent Aussel, Frédéric Barras, Marc Fontecave, Fabien Pierrel, Ludovic Pelosi
Přispěvatelé: Génomique et Évolution des Microorganismes (TIMC-IMAG-GEM), Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble - UMR 5525 (TIMC-IMAG), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Chaire Chimie des processus biologiques, Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (LCPB), Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de chimie bactérienne (LCB), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Etude de la dynamique des protéomes (EDyP ), Laboratoire de Biologie à Grande Échelle (BGE - UMR S1038), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation au stress et Métabolisme chez les entérobactéries - Stress adaptation and metabolism in enterobacteria (SAMe), Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), This work was supported by the Agence Nationale de la Recherche (ANR), ANR Blanc (An)aeroUbi ANR-15-CE11-0001-02. We thank Amélie Amblard and Mikael Martin for technical assistance and the GEM team at TIMC for discussions and suggestions. S.B. and Y.C. give thanks for the support of the discovery platform and data science group at EDyP. Proteomic experiments were partly supported by the Proteomics French Infrastructure (ANR-10-INBS-08-01 grant) and the Labex GRAL (ANR-10-LABX-49-01). Diffraction data were collected at the synchrotron SOLEIL, beamlines Proxima 1 and Proxima 2 (Saint-Aubin, France). We are most grateful to the beamline scientists, in particular Pierre Legrand and Bill Sheperd. C.F., C.-D.-T.V., M.L., and M.F. acknowledge support from the French National Research Agency (Labex program DYNAMO, ANR-11-LABX-0011), and from Fondation de l'Orangerie for Individual Philanthropy., ANR-15-CE11-0001,(An)aeroUbi,Caractérisation et importance physiologique de la biosynthèse d'ubiquinone sous différentes tensions d'oxygène(2015), ANR-10-INBS-0008,ProFI,Infrastructure Française de Protéomique(2010), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-11-LABX-0011,DYNAMO,Dynamique des membranes transductrices d'énergie : biogénèse et organisation supramoléculaire.(2011), Collège de France - Chaire Chimie des processus biologiques, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Multiprotein complex
SCP2
Clinical Biochemistry
Biology
bioenergetics
medicine.disease_cause
01 natural sciences
Biochemistry
hydroxylation
metabolon
lipid biosynthesis
membrane
metabolic pathway
multiprotein complex
respiration
ubiquinone
03 medical and health sciences
chemistry.chemical_compound
0302 clinical medicine
Biosynthesis
metabolic
Lipid biosynthesis
Drug Discovery
medicine
[SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM]
Molecular Biology
Escherichia coli
030304 developmental biology
Pharmacology
chemistry.chemical_classification
0303 health sciences
010405 organic chemistry
Chemistry
0104 chemical sciences
Metabolic pathway
Enzyme
Cytoplasm
Coenzyme Q – cytochrome c reductase
Biosynthetic process
Molecular Medicine
sequential reactions
Metabolon
030217 neurology & neurosurgery
Zdroj: Cell Chemical Biology
Cell Chemical Biology, Cell Press, 2019, 26 (4), pp.482-492.e7. ⟨10.1016/j.chembiol.2018.12.001⟩
Cell Chemical Biology, 2019, 26 (4), pp.482-492.e7. ⟨10.1016/j.chembiol.2018.12.001⟩
ISSN: 2451-9456
DOI: 10.1016/j.chembiol.2018.12.001⟩
Popis: Ubiquinone (UQ), also called coenzyme Q, is a polyprenylated lipid that is conserved from bacteria to humans and is crucial to cellular respiration. How the cell orchestrates the efficient synthesis of UQ, which involves the modification of extremely hydrophobic substrates by multiple sequential enzymes, remains an unresolved issue. Here, we demonstrate that seven Ubi proteins form the Ubi complex, a stable metabolon that catalyzes the last six reactions of the UQ biosynthetic pathway in Escherichia coli. The SCP2 domain of UbiJ forms an extended hydrophobic cavity that binds UQ intermediates inside the 1 MDa Ubi complex. We purify the Ubi complex from cytoplasmic extracts and demonstrate that UQ biosynthesis occurs in this fraction, challenging the current thinking of a membrane-associated biosynthetic process. Collectively, our results document a rare case of stable metabolon and highlight how the supramolecular organization of soluble enzymes allows the modification of hydrophobic substrates in a hydrophilic environment.
Databáze: OpenAIRE
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