आंत के बैक्टीरिया से ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज की संरचनात्मक और क्रियाविधिक विविधता

ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज (GP) ग्लाइकोजन चयापचय में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। यद्यपि स्तनपायी GPs की संरचना और विनियमन का व्यापक अध्ययन किया गया है, आंत के जीवाणु GPs में संबंधित तंत्र अभी भी अल्पज्ञात हैं। यहाँ, हम एंजाइमेटिक परीक्षणों, cryo–electron microscopy (cryo-EM), और X-ray crystallography का उपयोग करके Escherichia coli ( Ec GP), Segatella copri ( Sc GP), और Dorea longicatena ( Dl GP) से GPs की जांच करते हैं, जो GPs के तीन फाइलोजेनेटिक क्लैड्स का प्रतिनिधित्व करते हैं। हमने पाया कि Sc GP एक अद्वितीय पेंटामर बनाता है जो एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (AMP)-निर्भर असेंबली के माध्यम से डिमर-ऑफ-पेंटामर में परिवर्तित होता है, जो उत्प्रेरक स्थल तक सब्सट्रेट की पहुंच को प्रतिबंधित करके गतिविधि को रोकता है। Ec GP मोनोमर्स, डिमर्स और टेट्रामर्स के बीच संतुलन में मौजूद होता है, जिसमें AMP टेट्रामर पृथक्करण को बढ़ावा देता है और उत्प्रेरक दक्षता को बढ़ाता है। इसके विपरीत, Dl GP मुख्य रूप से मोनोमेरिक बना रहता है और AMP के प्रति अप्रतिक्रियाशील रहता है। ये निष्कर्ष आंत के जीवाणु GPs के बीच संरचनात्मक और विनियामक विविधता को उजागर करते हैं। विशेष रूप से, GPs की ओलिगोमेरिक अवस्थाएं सब्सट्रेट पहुंच और एंजाइम सक्रियण को नियंत्रित करती हैं, जो कैनोनिकल T-to-R ट्रांज़िशन मॉडल से परे एलोस्टेरिक विनियमन के एक विशिष्ट तरीके का सुझाव देती हैं। चूंकि जीवाणु GPs ग्लूकोज के उत्पादन में योगदान करते हैं, उनका विनियमन आंत से प्राप्त मेटाबोलाइट्स की संरचना को प्रभावित कर सकता है जो होस्ट ग्लूकोज होमियोस्टेसिस और इंसुलिन संवेदनशीलता को प्रभावित करते हैं। हमारा अध्ययन आंत के जीवाणु GPs की संरचनात्मक और कार्यात्मक विविधता में क्रियाविधिक अंतर्दृष्टि प्रदान करता है और माइक्रोबायोम-मध्यस्थता वाले चयापचय अंतःक्रियाओं के भविष्य के अन्वेषण के लिए आधार तैयार करता है।