Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне
В обзоре обобщены основные закономерности функционирования в дрожжевых клетках углеродной катаболитной инактивации. Предложена новая интерпретация физиологического смысла этого регуляторного механизма. Представлены данные о роли сАМР, протеинкиназ и вакуолярных протеиназ в регуляции углеродной катаб...
Gespeichert in:
| Datum: | 1989 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1989
|
| Schriftenreihe: | Биополимеры и клетка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154967 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне / В.И. Титоренко, А.А. Сибирный // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 3. — С. 23-38. — Бібліогр.: 142 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-154967 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1549672019-06-17T01:31:01Z Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне Титоренко, В.И. Сибирный, А.А. Обзоры В обзоре обобщены основные закономерности функционирования в дрожжевых клетках углеродной катаболитной инактивации. Предложена новая интерпретация физиологического смысла этого регуляторного механизма. Представлены данные о роли сАМР, протеинкиназ и вакуолярных протеиназ в регуляции углеродной катаболитной инактивации у дрожжей Saccharomyces cerevisiae и метилотрофных дрожжей. Описан уникальный механизм деградативной инактивации, действующий у метилотрофных дрожжей и связанный со «слиянием» пероксисом с вакуолями с последующей деградацией пероксисомальных ферментов. Отмечается, что генетический контроль углеродной катаболитной инактивации, а также молекулярные механизмы этого процесса для большинства ферментов не изучены. В огляді узагальнено основні закономірності функціонування в дріжджових клітинах вуглецевої катаболітної інактивації. Запропоновано нову інтерпретацію фізіологічного сенсу цього регуляторного механізму. Представлено дані про роль сАМР, протеїнкіназ і вакуолярних протеїназ у регуляції вуглецевої катаболітної інактивації у дріжджів Saccharomyces cerevisiae і метилотрофних дріжджів. Описано унікальний механізм деградативної інактивації, що діє у метилотрофних дріжджів і пов’язаний зі «злиттям» пероксисом з вакуолями з подальшою деградацією пероксисомних ферментів. Відзначено, що генетичний контроль вуглецевої катаболітної інактивації, а також молекулярні механізми цього процесу для більшості ферментів не вивчені. The main characteristics of the carbon catabolite inactivation in the yeast cells are considered. A new interpretation of the physiological significance of this regulatory mechanism is suggested. Data are presented concerning the role of cAMP, protein kinases and vacuolar proteinases in the realization of carbon catabolite inactivation in the yeast Saccharomyces cerevisiae and in methylotrophic yeasts. A special way of inactivation which functions in methylotrophic yeast and is connected with the «fusion» of peroxi-somes and vacuoles and subsequent degradation of peroxisomal enzymes, is described. It is pointed out that genetic control of carbon catabolite inactivation as well as molecular mechanisms of such inactivation for majority of enzymes are not studied yet. 1989 Article Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне / В.И. Титоренко, А.А. Сибирный // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 3. — С. 23-38. — Бібліогр.: 142 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0000B4 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154967 575:121.3.05:164.12.282.23 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Обзоры Обзоры |
| spellingShingle |
Обзоры Обзоры Титоренко, В.И. Сибирный, А.А. Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне Биополимеры и клетка |
| description |
В обзоре обобщены основные закономерности функционирования в дрожжевых клетках углеродной катаболитной инактивации. Предложена новая интерпретация физиологического смысла этого регуляторного механизма. Представлены данные о роли сАМР, протеинкиназ и вакуолярных протеиназ в регуляции углеродной катаболитной инактивации у дрожжей Saccharomyces cerevisiae и метилотрофных дрожжей. Описан уникальный механизм деградативной инактивации, действующий у метилотрофных дрожжей и связанный со «слиянием» пероксисом с вакуолями с последующей деградацией пероксисомальных ферментов. Отмечается, что генетический контроль углеродной катаболитной инактивации, а также молекулярные механизмы этого процесса для большинства ферментов не изучены. |
| format |
Article |
| author |
Титоренко, В.И. Сибирный, А.А. |
| author_facet |
Титоренко, В.И. Сибирный, А.А. |
| author_sort |
Титоренко, В.И. |
| title |
Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне |
| title_short |
Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне |
| title_full |
Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне |
| title_fullStr |
Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне |
| title_full_unstemmed |
Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне |
| title_sort |
углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| publishDate |
1989 |
| topic_facet |
Обзоры |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154967 |
| citation_txt |
Углеродная катаболитная инактивация у дрожжей — важный способ регуляции на посттрансляционном уровне / В.И. Титоренко, А.А. Сибирный // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 3. — С. 23-38. — Бібліогр.: 142 назв. — рос. |
| series |
Биополимеры и клетка |
| work_keys_str_mv |
AT titorenkovi uglerodnaâkatabolitnaâinaktivaciâudrožžejvažnyjsposobregulâciinaposttranslâcionnomurovne AT sibirnyjaa uglerodnaâkatabolitnaâinaktivaciâudrožžejvažnyjsposobregulâciinaposttranslâcionnomurovne |
| first_indexed |
2025-07-14T07:00:19Z |
| last_indexed |
2025-07-14T07:00:19Z |
| _version_ |
1837604714059923456 |
| fulltext |
УДК 575:121.3.05:164.12.282.23
В. И. Титоренко, А. А. Сибирный
УГЛЕРОДНАЯ КАТАБОЛИТНАЯ ИНАКТИВАЦИЯ У Д Р О Ж Ж Е Й -
ВАЖНЫЙ СПОСОБ РЕГУЛЯЦИИ
НА ПОСТТРАНСЛЯЦИОННОМ УРОВНЕ
В обзоре обобщены основные закономерности функционирования в дрожжевых клет-
ках углеродной катаболитной инактивации. Предложена новая интерпретация физиоло-
гического смысла этого регуляторного механизма. Представлены данные о роли сАМР,
протеинкиназ и вакуолярных протеиназ в регуляции углеродной катаболитной инакти-
вации у дрожжей Saccharomyces cerevisiae и метилотрофных дрожжей. Описан уни-
кальный механизм деградативной инактивации, действующий у метилотрофных дрож-
жей и связанный со «слиянием» пероксисом с вакуолями с последующей деградацией
пероксисомальных ферментов. Отмечается, что генетический контроль углеродной ка-
таболитной инактивации, а также молекулярные механизмы этого процесса для боль-
шинства ферментов не изучены.
В ответ на изменение состава питательной среды в клетках микроорга-
низмов регулируются как скорость синтеза ферментов (медленнодей-
ствующий контроль), так и посттрансляционные события (быстродей-
ствующий контроль) [1, 2]. Быстродействующий контроль может обес-
печиваться: 1) модуляцией активностей ферментов при нековалентном
обратимом связывании низкомолекулярных лигандов-эффекторов, в том
числе субстратов и продуктов регулируемой ферментативной реакции и
метаболитов-индикаторов физиологического состояния клетки [3—6];
2) ковалентной обратимой или необратимой модификацией ферментов
[3, 7]; 3) ограниченным или тотальным протеолизом ферментов-мише-
ней, который часто следует за контролируемой модификацией структу-
ры этих ферментов [8—10]; 4) белок-белковым взаимодействием, по-
дробно изученным на примере «эпиаргиназной регуляции» [4].
Частный случай изменения состава питательной среды •— появле-
ние в ней быстро усваиваемого источника углерода вместо медленно
утилизируемого субстрата. В микробных клетках функционирует ряд
адаптационных механизмов, позволяющих в этих условиях предотвра-
тить метаболизм медленно усваиваемого соединения и действующих,
следовательно, в целях клеточной экономии [2, 11, 12]. Одним из та-
ких механизмов адаптации является оченъ быстрое и (как правило)
необратимое уменьшение активностей ферментов. Этот механизм полу-
чил название «селективная инактивация» и, по определению, включает
два типа инактивации: модификационную (уменьшение активности фер-
мента в результате изменения его нативной конформации или кова-
лентной модификации, что в ряде случаев сопровождается диссоциа-
цией кофакторов этого фермента) и деградативную (утрата фермента-
тивной активности при ограниченном или тотальном протеолизе фер-
мента-мишени) [13—15].
Классический пример селективной инактивации — быстрое умень-
шение активностей ряда ферментов глюконеогенеза при переносе кле-
ток дрожжей Saccharomyces cerevisiae из среды с неферментируемыми
источниками углерода в среду с глюкозой (или другим ферментируе-
мым сахаром). Подобный тип селективной инактивации получил назва-
ние «катаболитная инактивация» [12]. Со времени написания единст-
венного обзора, посвященного углеродной катаболитной инактивации у
дрожжей [12], прошло уже 13 лет. Накоплен значительный экспери-
ментальный материал о молекулярных механизмах этого регулятор-
ного феномена и особенностях его проявления у дрожжей разных видов.
Поэтому основная задача настоящего обзора заключается в критиче-
ском обобщении накопленных за более чем десятилетний период экс-
периментальных данных и попытке сформулировать основные законо-
мерности функционирования углеродной катаболитной инактивации в
клетках дрожжей.
ISSN 0233-7(357. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3
23
Ферменты-мишени катаболитной инактивации и ее физиологический
смысл. По определению, физиологический смысл катаболитной инакти-
вации глюкозой у дрожжей S. cerevisiae состоит в избирательной инак-
тивации ферментов, не являющихся в присутствии этого сахара необ-
ходимыми для роста, поскольку такие ферменты катализируют образо-
вание метаболитов, независимо и очень быстро образующихся также
из глюкозы [12]. Действительно, мишенями катаболитной инактивации
у S. cerevisiae являются: 1) ферменты глюконеогенеза (инактивация
которых предотвращает «футильный цикл» адениловых нуклеотидов,
приводящий к превращению ATP в ADP и Pt- в реакциях, катализируе-
мых фосфофруктокиназой и фруктозо-1,6-бисфосфатазой) —фруктозо-
1,6-бисфосфатаза [16, 17] и фосфоенолпируваткарбоксикиназа [18—20];
2) анагілеротический фермент цитоплазматическая (но не митохондри-
альная) малатдегидрогеназа [21—24]; 3) локализованный в глиокси-
сомах ключевой фермент анаплеротического глиоксилатного цикла, изо-
цитратлиаза [25]; 4) некоторые митохондриальные ферменты цикла
трикарбоновых кислот и дыхательной цепи переноса электронов — сук-
26]; 5) систехмы транспор-
. Интересно отметить, что
цинатдегидрогеназа и цитохром с оксидаза
та в клетку галактозы и мальтозы [27—30
в отличие от изоцитратлиазы другой локализованный в глиоксисомах
фермент глиоксилатного цикла, малатсинтаза, не подвержен катабо-
литной инактивации [31]. Невыясненным остается физиологический
смысл вызываемой глюкозой катаболитной инактивации некоторых
ферментов S. cerevisiae, которые не катализируют реакции централь-
ных путей углеродного метаболизма,— уридиннуклеозидазы [32], ами-
нопептидазы yscl [33], одной из изоформ а-изопропилмалатсинта-
зы [34].
Глюкоза (и некоторые другие ферментируемые сахара) вызывают
катаболитную инактивацию не только у 5. cerevisiae, но и у других
дрожжей: инактивации подвержены фруктозо- 1,6-бисфосфатаза Kluyve-
romyces fragilis [35], а также локализованные в пероксисомах фермен-
ты метилотрофных дрожжей (алкоголъоксидаза, каталаза , дигидрокси-
ацетонсинтаза, оксидаза L-a-гидроксикислот и оксидаза D-аминокис-
лот) [15, 36—40]. Напротив, фруктозо-1,6-бисфосфатаза дрожжей
Schizosaccharomyces pombe не инактивируется [41].
Глюкоза, вызывающая катаболитную инактивацию, обеспечивает
большую скорость роста дрожжей по сравнению с субстратами, фермен-
ты утилизации которых подвержены такой инактивации [2, 12]. У ме-
тилотрофных дрожжей Piehia pinus этанол вызывает катаболитную
инактивацию пероксисомальных ферментов окисления метанола, алко-
гольоксидазы и каталазы [42, 43], хотя скорость роста этих дрожжей
в среде с этиловым спиртом ниже, чем в среде с метиловым спиртом.
Интересно, что катаболитной инактивации в среде с этанолом подвер-
жены алкогольоксидаза и каталаза и других видов метилотрофных
дрожжей, Candida boidinii и Hansenula polymorphay у которых этанол
обеспечивает большую скорость роста по сравнению с метанолом [15,
44, 45]. Не исключено, что у метанолусваивающих дрожжей физиологи-
ческий смысл вызываемой этиловым спиртом инактивации алкоголъок-
сидазы и каталазы состоит в недопущении одновременного присутствия
в клетке микротелец двух типов: глиоксисом (где локализованы ключе-
вые ферменты утилизации этанола) и пероксисом (в которых находят-
ся некоторые ферменты окисления и ассимиляции метанола) [43, 46].
Почему у дрожжей катаболитной инактивации подвержены только
некоторые ферменты катаболизма углеродных соединений, тогда как
посредством катаболитной репрессии регулируется синтез значительно
большего числа ферментов, в том числе и тех из них, которые ннакти-
вируются [47, 48]? По крайней мере в случае ферментов глюконеоге-
неза у 5. cerevisiae дело, по-видимому, в том, что простого угнетения
синтеза этих ферментов в среде с глюкозой недостаточно для быстрого
нарушения «футилъного цикла» превращения ATP в ADP и P i , в связи
с чем и требуется их инактивация [12, 49]. В случае же вызываемой
24 I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И К Л Е Г К А I ΚΜλ Т. 5. № 3
этанолом инактивации только пероксисомальных (но не цитозольных)
ферментов утилизации метанола у метилотрофных дрожжей необходи-
мость подобной инактивации обусловлена, возможно, потребностью в
быстрой замене одного типа микротелец (пероксисом) другим типом
этих органелл (глиоксисомами), в которых локализованы ключевые
ферменты усвоения этилового спирта [42, 43]. В случае других фермен-
тов, подверженных катаболитной инактивации, пока не совсем ясны
причины, по которым репрессия этих ферментов недостаточна для осу-
ществления эффективной регуляции углеродного метаболизма. Можно,
однако, думать, что именно эти ферменты являются ключевыми в тех
путях метаболизма, функционирование которых угнетается в условиях
катаболитной репрессии и инактивации, поэтому быстрое уменьшение
их активностей посредством инактивации позволяет столь же быстро
изменить направление потока углеродных соединений в дрожжевой
клетке.
Является ли катаболитная инактивация у дрожжей действительно
«катаболитной»? Термин «катаболитная инактивация» был предложен,
чтобы отразить природу пускового механизма этого процесса: предпо-
лагалось, что у дрожжей 5. cerevisiae при усвоении глюкозы образуют-
ся интермедиаты катаболизма этого сахара, инициирующие инактива-
цию [12]. Оказалось, однако, что у 5. cerevisiae некоторые неметабо-
лизируемые аналоги глюкозы (из которых не могут образовываться
интермедиа™ катаболизма этого сахара) вызывают инактивацию фрук-
тозо-1,6-бисфосфатазы in vivo [50]. Изучение характера катаболитной
инактивации у мутантов с блоками различных гликолитических реакций
[51, 52], а также определение внутриклеточных пулов интермедиатов
гликолиза в условиях катаболитной инактивации [53—55] позволили
сделать вывод о том, что пусковым сигналом вызываемой глюкозой
катаболитной инактивации ряда ферментов у S. cerevisiae служит
не накопление в клетке продуктов катаболизма глюкозы: «включение»
инактивации обеспечивают, по-видимому, сами гексозы и/или их моно-
фосфорные эфиры [51, 56].
Напротив, вызываемая этанолом катаболитная инактивация алко-
гольоксидазы и каталазы у дрожжей P. pinus инициируется, вероятно,
при появлении в клетке специфических интермедиатов катаболизма
этилового спирта; анализ не усваивающих этанол мутантов P. pinus
позволил предположить, что таким интермедиатом-эффектором являет-
ся, возможно, глиоксилат [43].
Таким образом, только некоторые типы углеродной катаболитной
инактивации у дрожжей инициируются специфическими интермедиата-
ми катаболизма соединений, вызывающих такую инактивацию. Тем не
менее термин «катаболитная инактивация» по-прежнему широко ис-
пользуется при описании различных типов селективной инактивации
ферментов углеродного метаболизма у дрожжей (вне зависимости от
того, требуется ли образование в клетке специфических интермедиатов
катаболизма для «включения» подобной инактивации). В связи с вы-
шеизложенным, по-видимому, термину «катаболитная инактивация»
может быть придано иное по сравнению с исходным трактование: по-
скольку, как отмечалось ранее, такой инактивации подвержены (за
очень небольшими исключениями) ферменты катаболизма углеродных
соединений, термин «катаболитная» указывает природу ферментов-ми-
шеней, подлежащих инактивации в дрожжевой клетке.
Кинетика катаболитной инактивации ферментов. У дрожжей S. cere-
visiae кинетика вызываемой глюкозой инактивации in vivo фруктозо-
1,6-бисфосфатазы имеет двухфазный характер: на первой (быстрой)
стадии активность этого фермента уменьшается на 50—70 % в течение
3 мин после добавления глюкозы, затем следует медленная стадия —
уменьшение остаточной активности фермента в течение 50—60 мин
[57]. Первая стадия такой инактивации является обратимой (т. е. ре-
активация фермента, вызываемая переносом клеток из среды с глюко-
зой в среду с ацетатом или этанолом, не ингибируется циклогексими-
I S S N 0233-7(357. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 25
дом, а значит не требует биосинтеза белка de novo), вторая — необра-
тимой [17, 57]. Подобный двухфазный характер имеет вызываемая
глюкозой инактивация изоцитратлиазы у 5 . cerevisiae [58]. Катабо-
литная инактивация цитоплазматической малатдегидрогеназы в среде
с глюкозой на любой стадии является необратимой у S. cerevisiae [52].
Также необратимый характер носят поздние стадии вызываемой глю-
козой инактивации фосфоенолпируваткарбоксикиназы у S. cerevisiae и
катаболитной инактивации алкогольоксидазы и каталазы в среде с эта-
нолом у С. boidinii [44]; открытым, однако, остается вопрос о нали-
чии обратимой стадии инактивации этих ферментов.
Конкретные молекулярные механизмы быстрой обратимой и необ-
ратимой катаболитной инактивации у дрожжей будут обсуждаться да-
лее. Здесь же отметим, что изучение вызываемой глюкозой инактива-
ции глюконеогенетических ферментов у мутантов 5 . cerevisiae с энзи-
матическими блоками различных реакций гликолиза позволило сделать
следующий вывод: для протекания быстрой обратимой фазы инакти-
вации фруктозо-1,6-бисфосфатазы не требуется энергии, получаемой при
сбраживании глюкозы и/или дыхании, тогда как необратимая инакти-
вация цитоплазматической малатдегидрогеназы и необратимая стадия
инактивации фруктозо-1,6-бисфосфатазы энергозависимы и могут, сле-
довательно, иметь общий механизм [51, 52, 55].
Генетический контроль катаболитной инактивации. Генетический
аппарат, контролирующий катаболитную инактивацию у дрожжей, изу-
чен лишь в незначительной степени. По-видимому, это объясняется от-
сутствием эффективных методов селекции мутантов с блоком такой
инактивации. Высказано предположение, что у дрожжей 5. cerevisiae
нарушение катаболитной инактивации ферментов глюконеогенеза долж-
но вести к интенсивному функционированию «футильного цикла» аде-
ниловых нуклеотидов, приводящего к превращению ATP в ADP и Pi в
средах с ферментируемыми сахарами, вызывающими такую инактива-
цию [12]. Поэтому рост подобных мутантов в среде с глюкозой (и дру-
гими ферментируемыми сахарами) должен быть нарушен [59]. Были
идентифицированы три таких мутанта S. cerevisiae: fdp [60], cif [61] и
hexl [31]. Рост их в среде с глюкозой и некоторыми другими ферменти-
руемыми сахарами был частично или полностью нарушен, а инактива-
ция фруктозо-1,6-бисфосфатазы (мутации fdp, cif, hexl) и изоцитратли-
азы (мутация hexl) блокирована. Биохимический анализ, однако, пока-
зал, что первичным процессом, нарушаемым мутациями fdp и cif, явля-
ется, по-видимому, не катаболитная инактивация фруктозо-1,6-бисфос-
фатазы; эти мутации угнетают поглощение и/или метаболизм глюкозы
и синтез ATP в клетке, что в конечном счете ведет к блоку катаболит-
ной инактивации [62—64]. Анализ мутанта S. cerevisiae hexl (продук-
тами гена HEXl являются изозимы PII и РИМ гексокиназы) [65—67]
позволил предложить предварительную модель участия гексокиназы
PII в инициации катаболитной инактивации: при наличии своих суб-
стратов и/или продуктов конформация или степень агрегации гексо-
киназы PII изменяется таким образом, что этот белок вызывает инак-
тивацию фруктозо-1,6-бисфосфатазы и изоцитратлиазы, прямо или
опосредованно активируя их протеолиз [31]. Интересно отметить, что
мутация hexl не нарушает вызываемую глюкозой репрессию синтеза
фруктозо-1,6-бисфосфатазы и изоцитратлиазы; таким образом, у S. ce-
revisiae пусковые механизмы катаболитной репрессии и инактивации
этих двух ферментов неидентичны [31]. В то же время гексокиназа PII
и/или PIIM является регуляторным белком, контролирующим катабо-
литную репрессию ряда ферментов, не подверженных катаболитной
инактивации [68, 69].
Недавно среди коллекции не усваивающих этиловый спирт штам-
мов метилотрофных дрожжей P. pinus выявлены мутанты acsl, acs2,
acs3 и icll, у которых нарушена вызываемая этанолом катаболитная
инактивация алкоголъоксидазы и каталазы [42, 43]. Угнетение инакти-
вации пероксисомальных ферментов окисления метанола у этих мутан-
26 I S S N 0233-7(357. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 26
тов обусловлено, вероятнее всего, нарушением образования интермеди-
ата С2-метаболизма, инициирующего такую инактивацию (по-видимо-
му, глиоксилата) , вследствие энзиматических блоков ацетил-КоА-син-
тетазы (мутации acsl, acs2, acs3) и изоцитратлиазы (мутация icll).
Высказано также предположение о том, что у P. pinus изоцитратлиаза
(ключевой фермент глиоксилатного цикла) представляет собой регуля-
торний белок, контролирующий инактивацию алкогольоксидазы и ка-
талазы в среде с этанолом [42, 43] подобно тому, как у S. cerevisiae
гексокиназа PII и /или PIIM (ключевой фермент гликолиза) каким-то
образом контролирует инактивацию фруктозо-1,6-бисфосфатазы и изо-
цитратлиазы в среде с глюкозой.
«Алармоны», инициирующие катаболитную инактивацию, и белки,
адаптирующие этот сигнал. Поскольку катаболитной инактивации у
дрожжей подвержен целый ряд ферментов, катализирующих самые раз-
нообразные реакции, можно ожидать, что одним из элементов пусково-
го механизма такой инактивации является какой-либо универсальный
внутриклеточный регулятор спектра физиологических функций (подоб-
ные низкомолекулярные регуляторы получили название «знаков» [70]
или «алармонов» [71] ) . Весьма вероятно, что таким вызывающим инак-
тивацию «алармоном» является сАМР, так как известно, что, по-види-
мому, главной функцией этого циклического нуклеотида в клетках всех
эукариотических (но не прокариотических) организмов является акти-
вация гликолиза и угнетение глюконеогенеза [72]. Действительно, пос-
ле добавления глюкозы к выросшим в среде с неферментируемым ис-
точником углерода клеткам 5. cerevisiae наблюдается быстрое 3—4-
кратное увеличение внутриклеточного пула сАМР (транзиентная фаза ,
наблюдаемая через 30 с — 2 мин после добавления глюкозы), после ко-
торого следует уменьшение пула сАМР или до начальной концентрации
[73—76], или до уровня в 2 раза большего, чем исходный (перманент-
ная фаза) [50, 77]. Подобное увеличение внутриклеточной концентра-
ции сАМР обусловлено, по-видимому, возрастанием активности аденил-
атциклазы [75, 78, 79]. Установлено, что экзогенный сАМР у штаммов
с повышенной проницаемостью этого нуклеотида значительно стиму-
лирует катаболитную инактивацию фруктозо-1,6-бисфосфатазы у 5. ce-
revisiae [75, 80]. Наконец, прямым указанием важной роли сАМР во
«включении» катаболитной инактивации у S. cerevisiae является тот
факт, что у мутантов cyrl по структурному гену аденилатциклазы глю-
коза не вызывает инактивации in vivo фруктозо-1,6-бисфосфатазы, ци-
топлазматической малатдегидрогеназы и фосфоенолпируваткарбоксики-
назы [75].
Какие регуляторные механизмы обеспечивают резкое увеличение
пула сАМР в клетке дрожжей 5. cerevisiae после добавления глюкозы?
Предложена модель, согласно которой глюкозо- и галактозоперме-
азы, связываясь со своими субстратами, взаимодействуют с аденилат-
циклазой и вызывают ее транзиентное активирование, причем степень
такого активирования определяется сродством транспортной системы к
субстрату [50]. Высказано также предположение о том, что сахара
активируют аденилатциклазу, вызывая деполяризацию цитоплазматиче-
ской мембраны [49]: известно, что у 5. cerevisiae не только глюкоза,
но и протонофоры (СССР, FCCP, 2,4-динитрофенол) и полиеновый ан-
тибиотик (нистатин) обусловливают деполяризацию плазматической
мембраны, транзиентное увеличение внутриклеточного пула сАМР и
инактивацию in vivo фруктозо-1,6-бисфосфатазы и изоцитратлиазы [58,
81, 82]. Получены, однако, экспериментальные данные, ставящие под
сомнение справедливость этого предположения; действительно, при не-
которых способах деполяризации не наблюдается увеличения пула
сАМР в клетке, тогда как при одновременном добавлении глюкозы,
валиномицина и ионов K + мембранный потенциал не меняется, а пул
сАМР в клетках дрожжей S. cerevisiae возрастает [83]. В то же время
в условиях, вызывающих быстрое внутриклеточное закисление, наблю-
дается значительное увеличение пула сАМР в клетке 5. cerevisiae [74,
I S S N 0233-7(357. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 27
83—85]. Вот почему было предположено, что быстрое увеличение кон-
центрации сАМР в клетке при добавлении глюкозы обусловлено, в
первую очередь, внутриклеточным закислением; при этом активируется
дрожжевая аденилатциклаза и угнетается фосфодиэстераза с низким
Км ДЛЯ субстрата [83]. Впрочем, не исключено, что глюкоза параллель-
но «включает» и какие-либо другие процессы, ведущие к резкому уве-
личению пула сАМР в клетках дрожжей.
Какие 'процессы, ведущие к катаболитной инактивации, иницииру-
ются при быстром увеличении пула сАМР в дрожжевой клетке после
добавления глюкозы?
Установлено, что у S. cerevisiae в фазе быстрой обратимой инакти-
вации фруктозо-1,6-бисфосфатазы происходит фосфорилирование одно-
го остатка серина в 11-м (с N-конца) положении полипептидной цепи
этого фермента [86—88]. Фосфорилируются все молекулы фруктозо-
1,6-бисфосфатазы в клетке и фосфорилированная форма обладает бо-
лее низкой активностью, чем нефосфорилированная, а также отличает-
ся от последней по ряду кинетических свойств [57, 89—91].
Важно отметить, что фосфорилирование глюконеогенетических фер-
ментов не является универсальным способом их катаболитной инакти-
вации. Действительно, фосфорилирование фруктозо-1,6-бисфосфатазы
дрожжей KL fragilis (как in vivo, так и in vitro) не вызывает, тем не
менее, утраты активности этого фермента [35, 92]. Весьма вероятно
поэтому, что вызванное добавлением глюкозы фосфорилирование фрук-
тозо· 1,6-бисфосфатазы у дрожжей служит в первую очередь сигналом
для протекания последующей необратимой катаболитной инактивации
этого фермента, но не всегда используется для очень быстрой частич-
ной его инактивации in vivo.
Другой инактивируемый in vivo глюконеогенетическпй фермент,
фосфоенолпируваткарбоксикиназа, вовсе не фосфорилируется в ходе
его необратимой катаболитной инактивации у 5. cerevisiae [75]. Тем
не менее вызываемая глюкозой инактивация этого фермента нарушена
у мутанта cyrl по структурному гену аденилатциклазы. В связи с этим
предполагают, что фосфорилированию сАМР-зависимой протеинкина-
зой подвержена не сама фосфоенолпируваткарбоксикиназа, а какой-то
белок, вызывающий необратимую инактивацию этого фермента in vivo
[75]. Катаболитная инактивация цитоплазматической малатдегидроге-
назы также блокирована у мутанта cyrl (хотя вопрос о фосфорилиро-
вании этого фермента в ходе инактивации не исследовался) , что пред-
полагает участие сАМР-зависимой протеинкиназы в подобной необра-
тимой инактивации [75].
Не исключено, однако, что «включение» катаболитной инактивации
цитоплазматической малатдегидрогеназы у 5. cerevisiae обеспечивается
также какими-то другими, не зависимыми от сАМР, процессами; дей-
ствительно, добавление протонофоров и полиеновых антибиотиков к
клеткам (ведущее к резкому увеличению пула сАМР) не вызывает
инактивации этого фермента in vivo, хотя фруктозо-1,6-бисфосфатаза и
изоцитратлиаза в таких условиях инактивируются [58].
Какие протеинкиназы принимают участие в осуществлении катабо-
литной инактивации глюконеогенетических ферментов у дрожжей? Фос-
форилирование фруктозо-1,6-бисфосфатазы 5. cerevisiae в бесклеточ-
ных экстрактах катализируют как сАМР-зависимая (ые), так и сАМР-
независимая (ые) протеинкиназа (ы); при этом наблюдается частичная
инактивация фермента-мишени, причем по некоторым свойствам такая
инактивация in vitro очень напоминает катаболитную инактивацию
фруктозо-1,6-бисфосфатазы в интактных клетках [77, 93]. Фосфорили-
рование гомогенного препарата фруктозо-1,6-бисфосфатазы S. cerevi-
siae и KL fragilis in vitro катализирует только сАМР-зависимая
протеинкиназа, но не, как минимум, два сАМР-независимых фермента
(дрожжевые киназы гликогенфосфорилазы и казеина) [88, 92, 94, 95].
Вопрос о роли сАМР-зависимых и сАМР-независимых протеинкиназ в
фосфорилировании и обратимой инактивации фруктозо-1,6-бисфосфата-
28 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И К ЛЕГКА I ΚΜλ Т. 5. № 3
зы, по-видимому, может быть решен уже в ближайшее время, поскольку
препараты нескольких таких дрожжевых протеинкиназ, а также мутан-
ты 5. cerevisiae по структурным и регуляторным генам каталитической
и регуляторной субъединиц сАМР-зависимой протеинкиназы широко
используются для изучения регуляции активностей ряда подверженных
фосфорилированию ферментов [96—105]. Уже сейчас использование
двойного мутанта 5. cerevisiae cyrl bcyl (с блоком аденилатциклазы
и активной даже в отсутствие сАМР каталитической субъединицей
сАМР-зависимой протеинкиназы) позволило установить, что у такого
мутанта катаболитная инактивация фруктозо-1,6-бисфосфатазы in vivo
нарушена [80]. Из этого следует важный вывод о том, что стимулиру-
ющее влияние сАМР на инактивацию фруктозо-1,6-бисфосфатазы у 5.
cerevisiae опосредовано активацией не только сАМР-зависимой проте-
инкиназы, но и каких-то других (не связанных с сАМР-зависимым фос-
форилированием) процессов в клетке, нормальное протекание которых
совершенно необходимо для такой инактивации. Этот же вывод спра-
ведлив, по-видимому, и для цитоплазматической малатдегидрогеназы
S. cerevisiae, поскольку, как уже отмечалось выше, добавление вызыва-
ющих резкое увеличение пула сАМР агентов (протонофоров и полие-
новых антибиотиков) не ведет к инактивации этого фермента in
vivo [58].
Известно, что в клетках высших эукариотических организмов четы-
ре фосфопротеинфосфатазы (1, 2А, 2В и 2С) контролируют активности
подверженных фосфорилированию/дефосфорилированию ферментов ме-
таболизма гликогена, гликолиза, глюконеогенеза, синтеза жирных кис-
лот и холестерина, биосинтеза белка [106]. Имеются указания на то,
что в регуляции степени фосфорилирования и катаболитной инактива-
ции фруктозо-1,6-бисфосфатазы у 5. cerevisiae участвует фосфопроте-
инфосфатаза(ы) [49, 82, 87]. Реактивирующий in vitro фосфорилиро-
ванную фруктозо-1,6-бисфосфатазу фермент частично очищен, однако
отсутствуют строгие доказательства того, что он представляет собой
фосфопротеинфосфатазу [49]. Дальнейшему прогрессу в понимании ро-
ли фосфопротеинфосфатаз(ы) в реактивации in vivo фосфорилирован-
ной фруктозо-1,6-бисфосфатазы может способствовать то обстоятельст-
во, что три фосфопротеинфосфатазы S. cerevisiae частично очищены
[106, 107], и выделен мутант pddl с блоком одной из этих фосфатаз,
катализирующей дефосфорилирование NAD-зависимой глутаматдегид-
рогеназы и трегалазы in vitro и in vivo [107].
Необходимо отметить, что в клетках 5. cerevisiae имеются, кроме
сАМР, другие «алармоны», один из физиологических эффектов кото-
р ы х — м о д у л и р о в а н и е степени фосфорилирования (а, значит, и обрати-
мой инактивации) фруктозо-1,6-бисфосфатазы. Такими «алармонами»
являются фруктозо-2,6-бисфосфат и AMP: фруктозо-2,6-бисфосфат сти-
мулирует, a AMP угнетает фосфорилирование фруктозо-1,6-бисфосфа-
тазы [94, 95, 101, 108]. Кроме того, фруктозо-2,6-бисфосфат угнетает
реактивацию фосфорилированной формы фруктозо-1,6-бисфосфатазы в
клетках 5. cerevisiae [49]. На возможный механизм резкого увеличе-
ния пула фруктозо-2,6-бисфосфата в клетках после добавления глюко-
зы указывают данные о том, что 6-фосфофрукто-2-киназа активируется
in vitro и in vivo при фосфорилировании этого фермента сАМР-зависи-
мой протеинкиназой [98]. Следует отметить, что in vivo фруктозо-2,6-
бисфосфат и AMP регулируют активность фруктозо-1,6-бисфосфатазы
5. cerevisiae не только модулируя степень ее фосфорилирования, но и
конкурентно (фруктозо-2,6-бисфосфат) или аллостерически (AMP) ин-
гибируя активность этого фермента [109, 110].
Таким образом, регуляция активности фруктозо-1,6-бисфосфатазы
«S. cerevisiae определяется, по-видимому, комбинированным действием
всех указанных выше регуляторных механизмов, «включаемых» сАМР,
AMP и фруктозо-2,6-бисфосфатом.
Роль протеолитических ферментов в катаболитной инактивации у
дрожжей. Имеются веские доказательства того, что одним из механиз-
ISSN 0233-7(357. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 29
мов катаболитной инактивации у дрожжей является селективный про-
теолиз инактивируемых ферментов. Действительно, для реактивации
глюконеогенетических ферментов у S. cerevisiae, вызванной переносом
клеток из среды с глюкозой в среды с этанолом или ацетатом, как и для
реинактивации алкогольоксидазы и каталазы у С. boidinii после пере-
носа клеток из среды с этиловым спиртом в среду с метанолом, необ-
ходим биосинтез белка de novo [17, 18, 21, 27, 32, 34, 44, 52, 57, 111,
112]. Катаболитная инактивация ряда ферментов у S. cerevisiae угне-
тается как ингибиторами протеиназ [26, 32, 34], так и высокими кон-
центрациями экзогенных источников азотного питания, сульфата аммо-
ния и аминокислот (которые, іпо-видимому, вызывают ингибирование
протеолиза по типу отрицателоьной обратной связи) [12]. Д л я самых
разнообразных ферментов дрожжей утрата их активности при катабо-
литной инактивации сопровождается параллельным уменьшением ко-
личества материала, перекрестно реагирующего с антителами к гомо-
генным препаратам этих ферментов, что также свидетельствует о про-
теолитической деградации ферментов в ходе катаболитной инактивации
[6, 20, 22, 33, 45, 91, И З ] .
Были предприняты попытки идентификации протеиназ, участвую-
щих в катаболитной инактивации у дрожжей, биохимическими метода-
ми. Частично очищен белок, инактивирующий уридиннуклеозидазу 5 .
cerevisiae: он представляет собой сериновую протеиназу [32]. Установ-
лено также, что ферменты, подверженные катаболитной инактивации
in vivo у 5. cerevisiae и С. boidinii, инактивируются также in vitro под
действием одной из (или обеих) вакуолярных эндопротеиназ (yscA и
yscB) S. cerevisiae [12, 15, 114—116]. Результаты подобных экспери-
ментов, однако, не являются прямым указанием на то, что эти две эн-
допротеиназы участвуют в катаболитной инактивации in vivo [10, 117].
Наличие коллекции мутантов S. cerevisiae по структурным генам
эндопротеиназы yscA [118, 119], эндопротеиназы yscB [120—124], кар-
боксипептидазы yscY [125—127], карбоксипептидазы yscS [122], а так-
же мутантов с плейотропными нарушениями синтеза, электрофоретиче-
ской подвижности и /или процессинга всех или некоторых из указанных
вакуолярных протеиназ [9, 124, 128—132] позволило установить, что
ни одна из этих вакуолярных протеиназ не принимает участия в ка-
таболитной инактивации фруктозо-1,6-бисфосфатазы, цитоплазматиче-
ской малатдегидрогеназы и фосфоенолпируваткарбоксикиназы [20, 118,
122—124, 133]. Был сделан вывод о том, что вакуолярные протеиназы
S. cerevisiae не участвуют в селективном протеолизе белков (в частно-
сти, при катаболитной инактивации), а осуществляют лишь неспецифи-
ческую деградацию белков при голодании по азоту или усвоении экзо-
генных и эндогенных пептидов [9, 10, 117]. Справедливость такого вы-
вода, однако, поставлена под сомнение работой Фунагумы и др. [134],
показавших, что плейотропная мутация рер4-3 (блокирующая процес-
синг и активность пяти вакуолярных гидролаз, в том числе протеиназ
yscA, yscB и yscY [9, 130, 135, 136]) нарушает вторую, необратимую
фазу катаболитной инактивации фруктозо-1,6-бисфосфатазы (но не
цитоплазматической малатдегидрогеназы). Не исключено, что либо му-
тация рер4-3 блокирует активность каких-либо других (возможно, ва-
куолярных) протеиназ, участвующих в протеолизе фруктозо-1,6-бисфос-
фатазы при катаболитной инактивации этого фермента, либо для
нарушения протеолиза фруктозо-1,6-бисфосфатазы необходим одновре-
менный блок нескольких вакуолярных протеиназ, а не только одной из
них. Впрочем, следует отметить недавно полученные данные, не согласу-
ющиеся с результатами Фунагумы и др.: использование антител к фрук-
тозо-1,6-бисфосфатазе позволило показать, что у мутанта 5. cerevisiae
рер4-3 деградативная катаболитная инактивация этого фермента проте-
кает столь же быстро, как и у штамма дикого типа [137].
Интересно, что у метилотрофных дрожжей Я. polymorpha и С. boi-
dinii вакуолярные протеиназы, по-видимому, участвуют в вызываемой
глюкозой и этанолом катаболитной инактивации пероксисомалъных
30 I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И К ЛЕГКА I ΚΜλ Т. 5. № 3
ферментов метаболизма метанола (алкоголъоксидазы, каталазы и ди-
гидроксиацетонсинтазы). Как следует из электронно-микроскопических
исследований, вакуоли при этом «сливаются» с пероксисомами, после
чего наблюдается быстрая деградация указанных ферментов [39, 138].
По-видимому, описанный тип деградативной инактивации уникален,
причем его существование может не противоречить тезису о роли ва-
куолярных протеиназ только в неспецифическом протеолизе, поскольку
белки пероксисом метилотрофных дрожжей составляют 20—30 % всего
растворимого белка клетки [14, 15], а специфичность протеолиза в дан-
ной системе обеспечивается «слиянием» вакуолей и пероксисом.
Каскад актов инактивации у дрожжей. Добавление глюкозы к
клеткам дрожжей может вызвать целый каскад инактивационных про-
цессов, когда завершение инактивации одного фермента «включает»
инактивацию другого. Например, после добавления глюкозы к вырос-
шим в среде с метанолом клеткам метилотрофных дрожжей Н. poly-
morpha происходит деградативная инактивация локализованной в
пероксисомах FAD-содержащей алкоголъоксидазы; в результате значи-
тельно увеличивается концентрация свободного (не связанного с алко-
гольоксидазой) FAD, который в свою очередь инициирует инактива-
цию цитозолъных ферментов биосинтеза этого кофактора — рибофла-
винсинтазы, рибофлавинкиназы и FMN-аденилилтрансферазы [139].
Заключение. Углеродная катаболитная инактивация не описана у
прокариот; регуляция процессов катаболизма у бактерий осуществля-
ется с использованием механизмов индукции и катаболитной репрессии.
В то же время у одноклеточных эукариот, дрожжей, наряду с сохра-
нением принципов регуляции количества ферментов путем индукции и
катаболитной репрессии появляется механизм катаболитной инактива-
ции. Сложно дать вполне определенный ответ на вопрос о причинах
возникновения указанного регуляторного феномена лишь у эукариот.
Возможно, это связано с меньшей, как правило, скоростью оборота,
т. е. большей стабильностью ферментов у дрожжей по сравнению с
бактериями. Появление органельной организации клетки у дрожжей
вряд ли могло явиться причиной возникновения феномена катаболит-
ной инактивации.
Как явствует из приведенного в обзоре материала, сам термин «ка-
таболитная инактивация» требует сегодня переосмысления. Мы пред-
лагаем исполъзовать его для обозначения любого процесса (вне зави-
симости от конкретного механизма) — специфического, селективного,
быстрого по сравнению со скоростью роста, но не мгновенного
уменьшения активности фермента или транспортной системы, участву-
ющих в процессе катаболизма какого-либо соединения в ответ на до-
бавление альтернативного субстрата. При рассмотрении утилизации
источников углеродного питания можно говорить об углеродной ката-
болитной инактивации, если речь идет об усвоении источников азота —
об азотной катаболитной инактивации [140] и т. д. Катаболитной инак-
тивация является не потому, что она зависит от накопления каких-то
определенных продуктов катаболизма, а поскольку участвует в регуля-
ции катаболических процессов.
Термин «инактивация» указывает на его отличия и от репрессии,
и от ингибирования. Последний процесс (будь то алло- или изостери-
ческое ингибирование) происходит практически мгновенно. Репрессия
же, в том числе и катаболитная, затрагивает процесс образования фер-
ментов, но не их активность или время полужизни.
Поскольку катаболитная инактивация может включать как кова-
лентную модификацию (модификационная инактивация) , так и селек-
тивную деградацию (деградативная инактивация) ферментов, а также
последовательное протекание обоих типов инактивации, становится по-
нятным, что сам термин «катаболитная инактивация» ничего не гово-
рит о конкретном механизме процесса. Конкретный механизм должен
зависеть от природы белка-мишени, его физиологической роли и лока-
лизации в клетке. Действительно, сложно представить себе участие
I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 31
вакуолярных протеиназ в специфической деградации белков плазма-
леммы (пермеаз галактозы и мальтозы) или строго определенных ми-
тохондриальных белков, хотя указанные протеиназы вполне могут уча-
ствовать в деградации ряда растворимых ферментов.
Среди белков, активность и/или количество которых регулируется
катаболитной инактивацией, известны транспортные системы (перме-
азы) , а также ферменты, локализованные в цитозоле, митохондриях и
микротельцах (глиоксисомы и пероксисомы). Как правило, белки, под-
вергаемые катаболитной инактивации, катализируют первый, ключе-
вой этап катаболизма того или иного соединения. Остальные ферменты
рассматриваемого пути могут при этом регулироваться при помощи бо-
лее медленного механизма катаболитной репрессии либо вообще син-
тезироваться конститутивно. Так, катаболитная инактивация в среде с
глюкозой пермеаз галактозы или мальтозы очень быстро останавли-
вает процесс катаболизма последних соединений. Внутриклеточные фер-
менты катаболизма галактозы и мальтозы регулируются катаболитной
репрессией. Катаболитная инактивация ферментов глюконеогенеза за-
трагивает лишь те из них, которые катализируют необратимые реакции
(фосфоенолпируваткарбоксикиназа и фруктозо-1,6-бисфосфатаза), в то
время как остальные ферменты, катализирующие обратимые реакции,
синтезируются конститутивно.
Иногда, как в случае катаболитной инактивации пероксисомальных
ферментов метаболизма метанола, регуляции подвержен не только фер-
мент начального этапа, но и последующих реакций утилизации С г с о е -
динений. Такая инактивация сопровождается полной деградацией мик-
ротелец. Интересно провести электронно-микроскопические наблюдения
другого типа микротелец, глиоксисом, в ответ на добавление к клеткам
глюкозы, поскольку, как указывалось выше, имеются данные лишь об
инактивации ключевого глиоксисомаліьного фермента, изоцитратлиазы,
но не других ферментов, локализованных в этой органелле.
Физиологический смысл катаболитной инактивации, по-видимому,
часто заключается в быстром прекращении усвоения углеродного суб-
страта, обеспечивающего более низкую скорость роста либо меньший
выход биомассы, в ответ на добавление в среду более легко усваивае-
мого субстрата. Преимущества, даваемые организму наличием катабо-
литной инактивации, не вполне очевидны. Так, отсутствие у 5. pombe
катаболитной инактивации фруктозо-1,6-бисфосфатазы заставляет ли-
бо сомневаться в селективной роли катаболитной инактивации, либо
предполагать, что у 5. pombe физиологическое значение последней мо-
жет иметь какой-то дополнительный, помимо репрессии, регуляторный
механизм. Не совсем ясны также как физиологический смысл селек-
тивной катаболитной инактивации лишь некоторых митохондриальных
белков, так и функции митохондрий с разобщенным после инактивации
сукцинатдегидрогеназы циклом трикарбоновых кислот и блокированной
цитохром с оксидазой.
В последнее время наблюдается некоторое уменьшение количества
публикаций по исследованию углеродной катаболитной инактивации у
дрожжей. В то же время пока ни для одного фермента не выяснены
молекулярные механизмы катаболитной инактивации и неизвестна при-
рода эффекторов, инициирующих этот процесс. По-видимому, застой в
данной области можно будет преодолеть, сосредоточив большее внима-
ние на получении мутантов, у которых специфически повреждены по-
следовательные этапы инактивации того или иного фермента. К насто-
ящему времени таких мутантов известно очень мало. В основном ис-
следования ведутся на мутантах с повреждениями метаболизма сАМР
пли с блокированными протеиназами. Настоятельно необходимо раз-
работать методы селективного отбора мутантов с поврежденной ката-
болитной инактивацией, которые на сегодняшний день отсутствуют.
Анализ таких мутантов может помочь в исследовании интересной проб-
лемы о взаимосвязи в механизмах катаболитной репрессии и катабо-
литной инактивации.
32 I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 32
Важность подавления катаболитной репрессии для сверхсинтеза
многих ферментов, первичных и вторичных метаболитов у микроорга-
низмов вполне очевидна [141, 142]. В то же время вопрос о роли ката-
болитной инактивации, участвующей в регуляции активности ключе-
вых ферментов многих путей катаболизма у дрожжей, для сверхсинте-
за биологически активных соединений, как нам кажется, пока никем не
рассматривался. Возможно, при некоторых условиях осуществления
биотехнологических процессов, особенно когда речъ идет о смене угле-
родных субстратов в питании продуцента, возможность катаболитной
инактивации следует учитывать и, если это необходимо, генетически
блокировать данный процесс.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Fiticham / . R. S., Day P. RRadford A. Fungal genetics.—Oxford: Blackwell sci.
publ., 1979.—636 p.
2. Harder W., Dijkhuizen L., Veldkamp Η. Environmental regulation of microbial me-
t a b o l i s m / / T h e microbe 1 9 8 4 / E d s D. P. Kelly, N. G. C a r r C a m b r i d g e : Univ.
press, 1984.—P. 51—95.
3. Коэн Φ. Регуляция ферментативной активности.— Μ. : Мир, 1986.—44 с.
4. Jones Е. W., Fink G. R. Regulation of amino acid and nucleotide biosynthesis in
yeast / / Мої. biol. of the yeast Saccharomyces: metabolism and gene expression.—
New York: Cold Spring Harbor Lab., 1982.—P. 181—299.
5. Umbarger H. E. Amino acid biosynthesis and its r e g u l a t i o n / / A n n . Rev. Biochem.—
1978 . -47 .—P. 533—606.
6. Baumberg S. The evolution of metabolic regulation / / Мої. and cell, aspects of mic-
robial evolution / Eds M. J. Carlile, J. F. Collins, B. E. B. Moseley.— Cambrige:
Univ. press, 1981.—P. 229—272.
7. Boon Chock P., Rhee S. G., Stadtman E. R. Interconvertible enzyme cascades in
cellular r e g u l a t i o n / / A n n Rev. Biochem.— 1980.—49.—P. 813—843.
8. Holzer H., Heinrich P. C. Control of p r o t e o l y s i s / / I b i d . — P . 63—91.
9. Jones E. W. The synthesis and function of proteases in Saccharomyces: genetic
a p p r o a c h e s / / A n n . Rev. Genet.— 1984,—18.— P. 233—270.
10. Achstetter T., Wolf D. H. Proteinases, proteolysis and biological control in the
yeast Saccharomyces cerevisiae / /Yeas t .— 1985.—1, N 1.— P. 139—157.
11. Magasanik B. Catabolite r e p r e s s i o n / / C o l d Spring Harbor Symp. Quant. Biol.—
1961.—26.— P. 249—256.
12. Holzer H. Catabolite inactivation in y e a s t / / T r e n d s Biochem. Sci.— 1976.—1, N 2.—
P. 178—181.
13. Switzer R. L. The inactivation of microbial enzymes in vivo// Ann. Rev. Microbiol.—
1977.—31.— P. 135—157.
14. Harder W., Veenhuis M. Physiological significance and biogenesis of yeast micro-
b o d i e s / / B i o l . Res. Industr. Yeasts.—1988.—111.—P. 125—157.
15. Veenhuis M., van Dijken J. P., Harder W. The significance of peroxisomes in the
metabolism of one-carbon compounds in y e a s t s / / A d v . Microbiol. Physiol.— 1983.—
24.—P. 1—82.
16. Funayama S.f Gancedo J. M., Gancedo C. Turnover of yeast fructose-bisphosphatase
in different metabolic c o n d i t i o n / / E u r . J. Biochem.— 1980—109, N 1.—P. 61—66.
17. Gancedo C. Inactivation of fructose-1,6-diphosphatase by glucose in yeast / / J . Bac-
teriol.— 1971.—107, N 2 .—P. 401—405.
18. Gancedo C., Schwerzmann N. Inactivation by glucose of phosphoenolpyruvate-car-
boxykinase from Saccharomyces cerevisiae / / Arch. Microbiol.— 1976.—109, N 3.—
P. 221—225.
19. Haarasilta S., Oura E. On the activity and regulation of anaplerotic and gluconeo-
genetic enzymes during the growth process of baker's yeast / / Eur. J. Biochem.—
1975,—52, N 1.—P. 1—7.
20. Muller M., Muller H., Holzer H. Immunochemical studies on catabolite inactivation
of phosphoenolpyruvate carboxykinase in Saccharomyces cerevisiae / / J. Biol.
Chem.-1981.—256, N 2 .—P. 723—727.
21. Ferguson J. J., Jr., Boll M., Holzer H. Yeast malate dehydrogenase: enzyme inacti-
vation in catabolite r e p r e s s i o n / / E u r . J. Biochem.— 1967.—1, N 1.— P. 21—25.
22. Evidence for catabolite degradation in the glucose-dependent inactivation of yeast
cytoplasmic malate dehydrogenase / J. Neef, E. Hadele, J. Nauhaus et al. / / Ibid.—
1978.—87, N 3 .—P. 489—495.
23. Witt I., Kronau R., Holzer H. Repression von Alkoholdehydrogenase, Malatedehyd-
rogenase, Isocitratlyase und Malatsynthase in Hefe durch Glucose / /B ioch im. et
biophys. acta.— 1966.—118, N 3 .—P. 522—537.
24. Witt I., Kronau R., Holzer H. Isoenzyme der Malatdehydrogenase und ihre Re-
gulation in Saccharomyces cerevisiae / / Ibid.— 128, N 1.— P. 63—73.
25. Studies of the regulation and localization of the glyoxylate cycle enzymes in
Saccharomyces cerevisiae / W . Duntze, D. Neumann, J. M. Gancedo et a l . / / E u r . J.
Biochem.— 1969.—10, N 1.—P. 83—89.
I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И К Л Е Т К А . 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 33
26. Takeda Μ. Glucose-induced inactivation of mitochondrial enzymes in the yeast
Saccharomyces cerevisiae / / Biochem. J — 1981.—198, N 2 .—P. 281—287.
27. Gorts С. P. M. Effect of glucose on the activity and the kinetics of the maltose
uptake system and of α-glucosidase in Saccharomyees cerevisiae / / Biochim. et bio-
phys. acta.— 1969.—184, N 2 .—P. 299—305.
28. Matem H., Holzer H. Catabolite inactivation of galactose uptake system in yeast / /
J. Biol. C h e m . - 1977.—252, N 9 .—P. 6399—6402.
29. Robertson J. JHalvorson J. 0 . The components of maltozymase in yeast, and their
behaviour during deadaptation / / J. Bacteriol.— 1957,— 121, N 1.— P. 186—198.
30. Spiegelman SReiner J. M. The formation and the stabilization of an adaptive en-
zyme in the absence of its s u b s t r a t e / / J . Gen. Physiol— 1947,—31, N 2 — P . 175—
193.
31. Entian K.-D. Lack of carbon catabolite inactivation in a mutant of Saecharomyces
cerevisiae with reduced hexokinase a c t i v i t y / / М о ї . and Gen. Genet.— 1977.—158,
N 2 .—P. 201—210.
32. Catabolite inactivation of baker's yeast uridine nucleosidase. Isolation and partial
purification of a specific proteolytic inactivase / G. Magni, I. Santarelli, P. Natali-
ni et al. / / Eur. J. Biochem.— 1977.—75, N 1.— P. 77—82.
33. Frey J., Rohm Κ. H. The glucose-induced inactivation of aminopeptidase I in Saccha-
romyces cerevisiae 11 FEBS Lett.— 1979.—100, N 2 .—P. 261—264.
34. Brown H. D., Satyanarayana T., Umbarger H. E. Inactivation of a-isopropylmalate
synthase after the addition of g l u c o s e / / J . Bacteriol.— 1975.—121, N 4.— P. 959—
969.
35. Toyoda Y., Sy J. Catabolite inactivation of fructose-1,6-bisphosphatase in Klyuvero-
myces fragilis / / Curr. Microbiol.— 1985.—12, N 4 .—P. 241—244.
36. О возникновении и деградации пероксисом у дрожжевых организмов / Μ. Н. Мей-
сель, Г. А. Медведева, Т. М. Козлова и др. / /Микробиология.— 1978.—47, № 6.—
С. 1030—1036.
37. Veenhuis M., Zwart К. В., Harder W. Degradation of peroxisomes after t ransfer
of methanol-grown Hansenula polymorpha into glucose-containing media / / FEMS
Microbiol. Lett.— 1978.—4, N 2 .—P. 283—286.
38. Veenhuis M., Zwart К. B., Harder W. Biogenesis and turnover of peroxisomes in-
volved in the concurent oxidation of methanol and methylamine in Hansenula poly-
morpha// Arch. Microbiol.— 1981.—129, N 1.—P. 35—41.
39. Degradation and turnover of peroxisomes in the yeast Hansenula polymorpha indu-
ced by selective inactivation of peroxisomal enzymes / M. Veenhuis, A. Douma,
W. Harder et al. / / Ibid.— 1983.—134, N 2.— P. 193—203.
40. Dihydroxyacetone synthase is localized in the peroxisomal matrix of methanol-grown
Hansenula polymorpha / A. C. Douma, M. Veenhuis, W. de Koning et al. / / Ibid.—
1985.—143, N 2 .—P. 237—243.
41. Vassarotti A., Boutry M., Colson A.-M. Fructose-bisphosphatase-deficient mutants
of the yeast Schizosaccharomyces pombe// Ibid.— 1982.—133, N 1.— P. 131 —
136.
42. О регуляции метаболизма метанола у мутанта дрожжей Pichia pinus с дефектной
изоцитратлиазой/А. А. Сибирный, В. И. Титоренко, С. В. Беневоленский и д р . / /
Биохимия.— 1986.—51, №> 1.—С. 16—22.
43. Genetic control of methanol utilization in y e a s t s / A . A. Sibirny, V. I. Titorenko,
Μ. V. Gonchar et a l . / / J . Basic Microbiol.— 1988.—28, N 5 .—P. 293—319.
44. Bormann C., Sahm H. Degradation of microbodies in relation to activities of alco-
hol oxidase and catalase in Candida boidinii / / Arch. Microbiol.— 1978.—117,
N 1.—P. 67—72.
45. Hill D. J., Hann A. C., Lloyd D. Degradative inactivation of the peroxisomal enzy-
me, alcohol oxidase, during adaptation of methanol-grown Candida boidinii to et-
h a n o l / / B i o c h e m . J.— 1985.—232, N 4 ,—P. 743—750.
46. Сибирный А. А., Титоренко В. И. Подавление метанолом индукции изоцитратлиа-
зы и малатсинтазы у дрожжей Pichia pinus / / Биотехнология.— 1988.—4, № 2.—
С. 194—196.
47. Entian K.-D. Glucose repression: a complex regulatory system in yeast / / Microbiol.
S c i . - 1986.—3, N 12.—P. 366—371.
48. Gancedo J. M., Gancedo C. Catabolite repression mutants of yeast / / FEMS Micro-
biol. Lett.— 1986.—32, N 1.—P. 179—187.
49. Holzer H. Mechanism and function of reversible phosphorylation of fructose-1,6-
bisphosphatase in yeast / / Enzyme regulation by reversible phosphorylation — futher
advances / Ed. P. Kohen.— Amsterdam: Elsevier, 1984.— P. 143—154.
50. Eraso P., Gancedo J. M. Use of glucose analogues to study the mechanism of glu-
cose-mediated cAMP increase in y e a s t / / F E B S Lett.— 1985.—191, N 1.—P. 51—54.
51. Ciriacy M., Breitenbach / . Physiological effects of seven different blocks in gly-
colysis in Saccharomyces cerevisiae / / J. Bacteriol.— 1979.—139, N 1.— P. 152—
160.
52. Entian K.-D., Droll LMecke D. Studies on rapid reversible and non-reversible
inactivation of fructose-l,6-bisphosphatase and malate dehydrogenase in wild-type
and glycolytic block mutants of Saccharomyces cerevisiae / / Arch. Microbiol.—
1983.-134, N 3 .—P. 187—192.
53. Entian K.-D. Lack of carbon catabolite inactivation in a mutant of Saccharomyces
cerevisiae with reduced hexokinase a c t i v i t y / / М о ї . and Gen. Genet.— 1977.—158,
N 2 .—P. 201—210.
34 I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 34
54. Entian K.-D., Zimmermann F. K- Glycolytic enzymes and intermediates in carbon,
catabolite repression mutan t s of Saccharomyces cerevisiae / / Ibid — 1980.—177,.
N 3.— P. 344—350.
55. Gancedo J. MGancedo C. Inactivation of gluconeogenic enzymes in glycolytic:
mu tan t s of Saccharomyces cerevisiae / / Eur. J. Biochem.— 1979.—101, N 2.—
P. 455—460.
56. Entian K--D., Zimmermann F. K.> Scheel I. A part ial defect in carbon cataboli te
repression in mutan t s of Saccharomyces cerevisiae with reduced hexose phosphory-
lation / / М о ї . and Gen. Genet.— 1977.—156, N 1 .—P. 99—105.
57. Lenz A. G., Holzer H. Rapid reversible inactivation of f ructose- l ,6-bisphosphatase
in Saccharomyces cerevisiae by glucose / / FEBS Lett.— 1980.—109, N 2 .—P. 271 —
274.
58. Catabolite inactivation of isocitrate lyase from Saccharomyces cerevisiae / Y. S. Lo-
pez-Boado, P. Herrero, S. Gascon et a l . / / A r c h . Microbiol.— 1987.—147, N 2.—
P. 231—234.
59. Fraenkel D. G. Carbohydrate metabolism / / Molecular biology of the yeast Saccha-
romyces.— New York: Cold Spr ing Harbor Lab., 1982.—P. 1—37.
60. Van de Poll K- W-, Kerkenaar A., Schamhart D. H. J. Isolation of a regulatory mu-
tant of fructose-l ,6-bisphosphatase in Saccharomyces carlsbergensis / / J. Bacteri-
ol.— 1974.—117, N 3 . — P . 965—970.
61. Phosphorus-31 nuclear magnet ic resonance studies of wild type and glycolytic
pa thway mutan t s of Saccharomyces cerevisiae / G. Navon, R. G. Shulman, T. Ya-
mane et a l . / / B i o c h e m i s t r y . — 1979.—18, N 11.—P. 4487—4495.
62. Van de Poll K. W., Schamhart D. H. J. Characterization of a regula tory mutan t of
fructose-l ,6-bisphosphatase in Saccharomyces carlsbergensis / / Мої. and Gen. Ge-
net.— 1977.—154, N 1.—P. 61—66.
63. Schamhart D. H. J., van de Heijkart M. P. M., van de Poll K. W. Inactivat ion of
fructose diphosphatase by sucrose in y e a s t / / J . Bac te r id .— 1977.—130, N 3.—
P. 526—534.
64. Banuelos M., Gancedo C. In situ s tudy of the glycolytic pa thway in Saccharomyees
cerevisiae U Arch. Microbiol.— 1978.—117, N 2 . — P . 197—203.
65. Entian K.-D. Genetic and biochemical evidence for hexokinase Pll as a key enzyme
involved in carbon catabolite repression in y e a s t / / М о ї . and Gen. Genet.— 1980.—
178, N 5 ,—P. 633—637.
66. Entian K.-D., Mecke D. Genetic evidence for a role of hexokinase isoenzyme Pll in
carbon catabolite repression in Saccharomyces cerevisiae / / J. Biol. Chem.— 1982.—
257, N 2,— P. 870—874.
67. Kopetzki E., Etiiian K.-D. Glucose repression and hexokinase isoenzymes in yeast .
Isolation and characterization of a modified hexokinase Pll i s o e n z y m e / / E u r . J.
Biochem.—1985.—146, N 3 ,—P. 657—662.
68. Cloning of hexokinase structural genes from Saccharotnyces cerevisiae mu tan t s with
regulatory mutat ions responsible for glucose repression / K.-D. Entian, F. Hilberg,
H. Opitz et al. / / Мої. Cell. Biol.— 1985,—5, N 11.—P. 3035—3040.
69. Entian K.-D., Frohlich K.-U. Saccharomyces cerevisiae mu tan t s provide evidence
for hexokinase Pll as a bifunctional enzyme with catalytic and regulatory domains
for t r igger ing carbon catabolite repression / / J. Bacteriol.— 1984.—158, N 1.—
P. 29—35.
70. Tomkins G. M. The metabolic c o d e / / S c i e n c e . — 1975.—189, N 4173.—P. 760—763.
71. Pall M. L. GTP: a central regulator of cellular anabolism / / Curr. Top. Cell. Re-
gul .—1985.—25.—P. 1—20.
72. Pall M. L. Is there a general paradigm of cyclic AMP action in eukaryotes? / / Мої.
and Cell. Biochem.—1984.—58, N 2 . — P . 187—191.
73. Siro M.-R., Lovgren T. Influence of glucose on the α-glucosidase permease activity
of y e a s t / / E u r . J. Appl. Microbiol, and Biotechnol.— 1979,—7, N 1 .—P. 59—66.
74. Efject of caffeine on glucose-induced inactivation of gluconeogenetic enzymes in
Saccharotm/ces cerevisiae. A possible role of cyclic AMP / P. Tortora, N. Burlini,
N. Hanozet et al. / / Eur. J. Biochem.— 1982.—126, N 3 . — P . 617—622.
75. Dependence on cyclic AMP of glucose-induced inactivation of yeast gluconeogenetic
e n z y m e s / P . Tortora, N. Burlini, F. Leoni et a l . / / F E B S Lett.— 1983.—155, N 1.—
P. 39—42.
76. Van der Plaat J. V., van Solingen P. Cyclic 3' ,5 '-adenosine monophosphate st imula-
tes trehalase degradat ion in baker 's yeast / / Biochem. and Biophys. Res. Communs.—
1974,—56, N 2 . — P . 580—587.
77. Purwin C., Leidig E., Holzer H. Cyclic AMP-dependent phosphorylat ion of fructo-
se-l ,6-bisphosphatase in y e a s t / / I b i d . — 1982.—107, N 4 . — P . 1482—1489.
78. Cyclic AMP may not be involved in catabolite repression in Saccharomyces cerevi-
siae: evidence from mutan t s capable of uti l izing it as an adenine source / K. Mat-
sumoto, I. Uno, A. Toh-e et al. / / J . Bacteriol.— 1982.—150, N 1 .—P. 277—285.
79. Regulation of the cAMP level in yeast Saccharomyces cerevisiae. II. The glucose-
induced cAMP s i g n a l / J . M. Thevelein, M. Beullens, F. Houshoven et a l . / / J . Gen.
Microbiol.— 1987.—133, N 9 . — P . 2197—2205.
80. Cyclic AMP may not be involved in catabolite repression in Saccharotnyces cerevi-
siae: evidence from mutan t unable to synthesize it / K- Matsumoto, I. Uno, T. Ishi-
kawa et a l . / / J . Bacteriol.— 1983.—156, N 2 . — P . 898—900.
81. Trevillyan J. M., Pall M. L. Isolation and properties of a cyclic AMP-binding pro-
tein from Neurospora. Evidence for its role as the regula tory subunit of cyclic AMP-
dependent protein k i n a s e / / J . Biol. Chem.— 1982.—257, N 10.—P. 3978—3986.
ISSN 0233-7G57. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № З З * 3 5
82. Mazoti Μ. J., Gancedo J. M., Ganeedo С. Phosphoryla t ion and inactivation of yeast
f ructose-bisphosphatase in vivo by glucose and by proton ionophores. A possible
role for cAMP / / Eur. J. Biochem.— 1982.—127, N 3.— P. 605—608.
83. Glucose-stimulated cAMP increase may be mediated by intracel lular acidification
in Saccharomyces cerevisiae / G. Caspani , P. Tortora, G. M. Hanozet et a l . / / F E B S
Lett.— 1985.—186, N 1 .—P. 75—79.
84. Mechanism of control of adenylate cyclase activity in yeast by fermentable s u g a r s
and carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone / C. Purwin, K- Nicolay, W. A. Schef-
fers et a l . / / J. Biol.· C h e m . - 1986.—261, N 2 0 . — P . 8744—8749.
85. Trehalase activation in yeas ts is mediated by an internal acidification / E. Valle,
L. Bergillos, S. Gascon et a l . / / E u r . J. Biochem.— 1986.— 154, N 2 . — P . 247—251.
86. Muller D., Holzer H. Regulat ion of f ructose- l ,6-bisphosphatase in yeast by phospho-
r y l a t i o n / d e p h o s p h o r y l a t i o n / / B i o c h e m . and Biophys. Res. Communs.— 1981.—103,
N 3.— P. 926—933.
87. Mazon M., Gancedo J. M., Gaticedo C. Inact ivat ion of yeast f ructose- l ,6-bisphospha-
tase. In vivo phosphorylat ion of the enzyme / / J . Biol. Chem.— 1982.—257, N 3.—
P. 1128—1130.
.88. Amino acid sequence of the phosphorylat ion site of yeast (Saccharomyces cerevisiae)
f ructose- l ,6-bisphosphatase / J. Rittenhouse, P. B. Harrsch, J. N. Kim et al. // Ibid.'—
1986,— 261, N 9 . — P . 3939—3943.
89. Gancedo J. M., Mazon M. L, Gancedo C. Inact ivat ion and phosphorylat ion of yeast
f ructose- l ,6-bisphosphatase // Biochem. Soc. Trans.— 1982.— 10, N 3 . — P . 326—327.
90. Gancedo J. M., Mazon M. G., Gancedo C. Kinetic differences between two intercon-
vertible forms of f ructose- l ,6-bisphosphatase f rom Saccharomyces cerevisiae I/ Arch.
Biochem. and Biophys.— 1982.—218, N 2 . — P . 478—482.
91. Glucose-dependent metabolic interconversion of f ructose- l ,6-bisphosphatase in ye-
ast / P. Tortora, M. Britel, A.-G. Lenz et a l . / / B i o c h e m . and Biophys. Res. Com-
muns.— 1981.—100, N 2 . — P . 688—695.
92. Toyoda Y., Si/ / . Purif icat ion and phosphorylat ion of f ructose 1,6-bisphosphatase
f rom K. fragilis// J. Biol. Chem.— 1984.—259, N 14.—P. 8718—8723.
93. Londesborough / . Cyclic nucleotide-dependent inactivation of yeast f ructose 1,6-bi-
sphosphatase by A T P / / F E B S Lett.— 1982,—144, N 2 . — P . 269—272.
94. Gancedo J. M., Mazon M. /., Gancedo C. Fructose 2,6-bisphosphate act ivates the
cAMP-dependent phosphorylat ion of yeast f ructose 1,6-bisphosphatase in vitro//J.
Biol. Chem.— 1983.—258, N 10.—P. 5998—5999.
95. Cyclic AMP and fructose-2,6-bisphosphate s t imulated in vitro phosphorylat ion of
yeast f ructose- l ,6-bisphosphatase / G. Pohlig, R. Wingerder-Drissen, T. N o d a / / B i o -
chem. and Biophys. Res. Communs.— 1983.—115, N 1 .—P. 317—324.
96. Behrens Μ. M., Mazon Μ. J. Yeast cAMP-dependent protein kinase can be associated
to the plasma membrane / / I b i d . — 1988,—151, N 1 .—P. 561—567.
97. Cannon J. F., Tatchell /(. Character izat ion of Saccharomyces cerevisiae genes enco-
d ing subuni ts of cyclic AMP-dependent protein k i n a s e / / М о ї . Cell. Biol.— 1987.—
7, N 8.— P. 2653—2663.
98. Francois J., van Schaftingen E., Hers H.-G. The mechanism by which glucose incre-
ases f ructose 2,6-bisphosphate concentrat ion in Saccharomyces cerevisiae // Eur. J.
Biochem.— 1984.—145, N 1 ,—P. 187—193.
99. Hemmings B. A. The mechanism, role and control of the inactivation of g lu tamate
dehydrogenases in y e a s t / / B i o c h e m . Soc. Trans.— 1982,—10, N 2 . — P . 328—329.
100. Regulation of yeast t rehalase by a monocyclic, cyclic AMP-dependent phosphorylat i -
on-dephosphorvlat ion cascade system / С. H. Ortiz, J. C. Maia, M. N. Tenan
et a l . / / J . Bacteriol.— 1983.—153, N 2 . — P . 644—651.
101. Pohlig G., Wingender-Drissen RBecker J. U. Character izat ion of phosphorylase
kinase activities in y e a s t / / B i o c h e m . and Biophys. Res. Communs.— 1983.—114,
N 2 , — P . 331—338.
102. Genetic and biochemical evidence that t rehalase is a subst ra te of cAMP-dependent
protein kinase in veast / I. Uno, K. Matsumoto, K- Adachi et a l . / / J . Biol. Chem.—
1983.—258, N 18.—P. 10867—10872.
103. Regulation of NAD-dependent g lu tamate dehydrogenase by proteine kinases in
Saccharomyces cerevisiae /1 . Uno, K. Matsumoto, K. Adachi et al. // Ibid — 1984.—
259, N 2 . — P . 1288—1293.
104. Van Solingen P., van der Plaat / . B. Par t ia l purification of the protein system cont-
rol l ing the breakdown of t rehalase in baker 's y e a s t / / B i o c h e m . and Biophys. Res.
Communs.— 1975.—62, N 2 . — P . 553—559.
105. Wingender-Drissen R. Yeast cyclic AMP-dependent protein k i n a s e / / F E B S Lett.—
1983.—163, N 1 ,—P. 28—32.
106. Wingender-Drissen R., Becker / . U. Regula t ion of yeast phosphorylase by phospho-
rylase kinase and cAMP-dependent protein kinase / / Ibid.— P. 33—36.
107. Isolation and character izat ion of a phosphoprotein phosphatase-deficient m u t a n t
in y e a s t / K . Matsumoto , I. Uno, K. Kato et a l . / /Yeas t .— 1985.— 1, N 1 —
P. 25—38.
108. Tejwani G. A. Regula t ion of f ructose-bisphosphatase activity / / Advances in enzy-
mology / Ed. F. F. N o r d . — N e w York: John Wiley and Sons, 1983.—Vol. 54.—
P. 121—194.
109. Francois J., van Schaftingen E., Hers H.-G. Effect of benzoate on the metabolism of
f ructose 2,6-bisphosphate in y e a s t / / E u r . J. Biochem.— 1986.—154, N 1.— P. 141 —
145.
36 I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 36
110. Yoshino M., Murakami Κ. Role of AMP deaminase reaction in the control of fructo-
se 1,6-bisphosphatase activity in y e a s t / / B i o c h e m . and Biophys. Res. C o m m u n s -
1985.-128, N 2 ,—P. 1020—1024.
111. Mazon M. / . Effect of glucose s tarvat ion on the nicotinamide adenine dinucleotide
phosphate-dependent g lu tamate dehydrogenase in y e a s t / / J . Bacteriol.— 1978 —
133, N 3 . — P . 780—785.
112. Duntze W., Neumann D., Holzer H. Glucose induced inactivation of malate dehydro-
g e n a s e / / E u r . J. Biochem.— 1968,—3, N 2 ,—P. 326—331.
113. Mazon M. / . , Hemmings B. A. Regulat ion of Saceharomyces cerevisiae nicotinamide
adenine dinucleotide phosphate-dependent g lu tamate dehydrogenase by proteolysis
dur ing carbon s t a r v a t i o n / / J . Bacteriol.— 1979.—139, N 3 . — P . 686—689.
114. Beck I., Fink G., Wolf D. The intracellular proteinases and their inhibitors in yeast .
A mutant with altered regulat ion of proteinase A inhibitor a c t i v i t y / / J . Biol. Chem.—
1980.-255, N 5 .—P. 4821—4828.
115. Jusic M., Hinze H., Holzer H. Inactivation of yeast enzymes by proteinase A and B
and carboxypeptidase Y from yeas ty / /Hoppe-Seyler ' s Z. physiol. Chem.— 1976.—
357, N 5,— P. 735—740.
116. Molano /., Gancedo C. Specific inactivation of fructose 1,6-bisphosphatase from
Saccharomyces cerevisiae by a yeast p r o t e a s e / / E u r . J. Biochem.— 1974.—44, N 1.—
P. 213—217.
117. Wolf D. H. Proteinase action in vitro versus proteinase function in vivo: mu tan t s
shed light on intracellular proteolysis in y e a s t / / T r e n d s Biochem. Sci.— 1982.—7,
N 1 ,—P. 35—37.
118. Mechler B., Wolf D. Analysis of proteinase A function in y e a s t / / E u r . J. Biochem.—
1981.—121, N 1 .—P. 47—52.
119. In vivo biosynthesis of vacuolar proteinases in proteinase mutan t s of Saccharomy-
ces cerevisiae / B. Mechler, M. Muller, H. Muller et a l . / / B i o c h e m . and Biophys.
Res. Communs.— 1982.—107, N 3 . — P . 770—778.
120. Wolf D. H., Ehmann C. Isolation of yeast mutan t s lacking proteinase B a c t i v i t y / /
FEBS Lett.— 1978,—92, N 2 .—P. 121—124.
121. Wolf D. H., Ehmann C. Studies on a proteinase B mutan t of y e a s t / / E u r . J. Bio-
chem.— 1979.—98, N 2 .—P. 375—384.
122. Wolf D. H., Ehmann C. Carboxypeptidase S- and carboxypeptidase У-deficient
mutan t s of Saccharomt/ces cerevisiae / / J. Bacteriol.— 1981.—147, N 2.— P. 418—
426.
123. Zubenko G., Mitchell AJones E. Septum formation, cell division and sporulation
in mutan t s of yeast deficient in proteinase B / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.— 1979.—
76. N 5,— P. 2395—2399.
124". Zubenko G., Mitchell A., Jones E. Cell division, catabolite inactivation, and sporula-
tion in protease B deficient mutan t s of Saccharomyces cerevisiae // Limited proteo-
lysis in microorganisms / Eds H. Holzer, G. Cohen.— Washington: DHEW publ.,
1979.—P. 49—53.
125. Mvtant defective in processing of the enzyme located in the Ivsosome-Iike vacuole
of Saccharotnyces cerevisiae / B. Hemmings, G. Zubenko, A. Hasilik et a l . / / P r o c .
Nat. Acad. Sci. USA.—1981 .—78, N 2 .—P. 435—439.
126. Wolf D. H., Weiser U. Studies on a carboxypeptidase Y mutan t of veast and evi-
dence for a second carboxypeptidase a c t i v i t y / / E u r . J. Biochem.— 1977.—73, N 3.—
P. 553—556.
127. Wolf D. H., Fink G. Proteinase C / carboxypeptidase Y / mutan t of v e a s t / / J . Bacte-
riol.—1975.—123, N 5 .—P. 1150—1156.
128. Jones E. Proteinase mutan t s of Saccharomt/ces cerevisiae / / Genetics.— 1977.—85,
N 1,—P. 23—33.
129. Pleiotropic mutat ions of Saccharomyces cerevisiae which cause dcficiencv for pro-
teinases and other vacuole enzymes / E. Jones, G. Zubenko, R. Parker et я1 / / A l f r e d
Benzon svmp. / E d s D. von Wettstein et al. / / Copenhagen: Munksgaard , 1981 —
P. 183—198.
130. Jones E., Zubenko G., Parker R. PEP4 gene funct ions is required for expression of
several vacuolar hydrolases in Saccharomyces cerevisiae // Genetics.— 1982.—102,
N 3,— P. 665—677.
131. Zubenko G. A genetic approach to the study of intracellular proteolysis in Saccharo-
mt/ces cerevisiae / / Ph. D. Thes is .—Pi t t sburgh: Carnegie-Mellon Univ., 1981 —
231 p.
132. Zubenko G., Park F., Jones E. Mutat ions in the PEP4 locus of Saccharomyces cere-
visiae block the final step in the maturat ion of two vacuolar hydrolases / / Proc.
Nat. Acad. Sci. USA.— 1983.—80,— P. 510—514.
133. Zubenko G., Jones E. Catabolite inactivation of gluconeogenic enzymes in mutan t s
of yeast deficient in proteinase B / / Ibid.— 1979.—76, N 10,—P. 4581—4585.
134. Fvnaguma TToyoda Y. Catabolite inactivation of fructose 1,6-bisphosphatase and
cvtoplasmic malate dehydrogenase in y e a s t / / B i o c h e m . and Biophys. Res. Com-
muns.—1985,—130, N 1.—P. 467—471.
135. PEP4 gene of Saccharomyces cerevisiae encodes proteinase A, a vacuolar enzvme
required for processing of vacuolar presursors / G. Ammerer, C. P. Hunter ,
J. H. Rothman et a l . / / М о ї . Cell. Biol.—1986,—6, N 7 . — P . 2490—2499.
136. The PEP4 gene encodes an aspartyl protease implicated in the post t ransla t ional re-
gulation of Saccharomyces cerevisiae vacuolar hydrolases / C. A. Woolford, L . B . D a -
niels, F. J. Park et al. / / Ibid.— P. 2500—2510.
I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 37
137. Rendueles P. SWolf D. Η. Proteinase function in yeast: biochemical and genetic
approaches to a central mechanism of post-translational control in the eukaryotic
c e l l / / F E M S Microbiol. Rev.— 1988.—54.— P. 17—46.
138. Changes in proteinase activities and subcellular distribution during inactivation of
alcohol oxidase in Candida boidinii / D. J. Hill, R. 0 . Jenkins, T. G. Cartledge et
a l . / / Biochem. J.— 1986.—238, N 2.—P. 255—261.
139. Brooke A. GDijkhuizeti L., Harder H. Regulation of flavin biosynthesis in the
methylotrophic yeast Hansenula polymorpha / / Arch. Microbiol.— 1986.—145,
N 1.— P. 62—70.
140. Cooper T. G. Nitrogen metabolism in Saccharomyces cerevisiae / / Molecular biology
of the yeast Saccharomyces: metabolism and gene expression.— New York: Cold
Spring Harbor Lab., 1982.—P. 39—99.
141. Demain A. L. Catabolite regulation in industrial microbiology / / Overproduction of
microbial products / Eds V. Krumphanzl, B. Sikyta, Z. Vanek.— London: Acad,
press, 1982.—P. 3—20.
142. Vining L. C., Chatterjee S. Catabolite repression and the control of secondary me-
tabolism / / Ibid.— P. 35—46.
Львов, отд-ние Ин-та биохимии Получено 03.01.88
им. А. В. Палладина АН УССР
CARBON CATABOLITE INACTIVATION IN YEAST AS
AN IMPORTANT WAY OF REGULATION AT THE POSTTRANSLATIONAL LEVEL
V. 1. Titorenko, A. A. Sibirny
Lvov Branch of Α. V. Palladin Institute of Biochemistry,
Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, Lvov
S u m m a r y
The main characteristics of the carbon catabolite inactivation in the yeast cells are con-
sidered. A new interpretation of the physiological significance of this regulatory mecha-
nism is suggested. Data are presented concerning the role of cAMP, protein kinases and
vacuolar proteinases in the realization of carbon catabolite inactivation in the yeast
Saccharomyces cerevisiae and in methylotrophic yeasts. A special way of inactivation
which functions in methylotrophic yeast and is connected with the «fusion» of peroxi-
somes and vacuoles and subsequent degradation of peroxisomal enzymes, is described.
It is pointed out that genetic control of carbon catabolite inactivation as well as mole-
cular mechanisms of such inactivation for majority of enzymes are not studied yet.
38 I S S N 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 3 — 9-92 38
|