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Hexokinase is necessary for glucose-mediated photosynthesis repression and lipid accumulation in a green alga.
Communications Biology ( IF 5.2 ) Pub Date : 2019-09-19 , DOI: 10.1038/s42003-019-0577-1
Melissa S Roth 1, 2 , Daniel J Westcott 1, 2 , Masakazu Iwai 1, 2 , Krishna K Niyogi 1, 2
Communications Biology ( IF 5.2 ) Pub Date : 2019-09-19 , DOI: 10.1038/s42003-019-0577-1
Melissa S Roth 1, 2 , Daniel J Westcott 1, 2 , Masakazu Iwai 1, 2 , Krishna K Niyogi 1, 2
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Global primary production is driven largely by oxygenic photosynthesis, with algae as major contributors. The green alga Chromochloris zofingiensis reversibly switches off photosynthesis in the presence of glucose in the light and augments production of biofuel precursors (triacylglycerols) and the high-value antioxidant astaxanthin. Here we used forward genetics to reveal that this photosynthetic and metabolic switch is mediated by the glycolytic enzyme hexokinase (CzHXK1). In contrast to wild-type, glucose-treated hxk1 mutants do not shut off photosynthesis or accumulate astaxanthin, triacylglycerols, or cytoplasmic lipid droplets. We show that CzHXK1 is critical for the regulation of genes related to photosynthesis, ketocarotenoid synthesis and fatty acid biosynthesis. Sugars play fundamental regulatory roles in gene expression, physiology, metabolism, and growth in plants and animals, and we introduce a relatively simple, emerging model system to investigate conserved eukaryotic sugar sensing and signaling at the base of the green lineage.
中文翻译：
己糖激酶对于绿藻中葡萄糖介导的光合作用抑制和脂质积累是必需的。
全球初级生产主要由含氧光合作用驱动，其中藻类是主要贡献者。绿藻 Chromochloris zofingiensis 在光照下存在葡萄糖的情况下可逆地关闭光合作用，并增加生物燃料前体（三酰甘油）和高价值抗氧化剂虾青素的产量。在这里，我们使用正向遗传学揭示了这种光合作用和代谢转换是由糖酵解酶己糖激酶（CzHXK1）介导的。与野生型相比，葡萄糖处理的 hxk1 突变体不会关闭光合作用或积累虾青素、三酰甘油或细胞质脂滴。我们发现 CzHXK1 对于光合作用、酮类胡萝卜素合成和脂肪酸生物合成相关基因的调节至关重要。糖在植物和动物的基因表达、生理学、代谢和生长中发挥着基本的调节作用，我们引入了一个相对简单的新兴模型系统来研究绿色谱系基础上保守的真核糖传感和信号传导。
更新日期：2019-09-19
中文翻译：
己糖激酶对于绿藻中葡萄糖介导的光合作用抑制和脂质积累是必需的。
全球初级生产主要由含氧光合作用驱动，其中藻类是主要贡献者。绿藻 Chromochloris zofingiensis 在光照下存在葡萄糖的情况下可逆地关闭光合作用，并增加生物燃料前体（三酰甘油）和高价值抗氧化剂虾青素的产量。在这里，我们使用正向遗传学揭示了这种光合作用和代谢转换是由糖酵解酶己糖激酶（CzHXK1）介导的。与野生型相比，葡萄糖处理的 hxk1 突变体不会关闭光合作用或积累虾青素、三酰甘油或细胞质脂滴。我们发现 CzHXK1 对于光合作用、酮类胡萝卜素合成和脂肪酸生物合成相关基因的调节至关重要。糖在植物和动物的基因表达、生理学、代谢和生长中发挥着基本的调节作用，我们引入了一个相对简单的新兴模型系统来研究绿色谱系基础上保守的真核糖传感和信号传导。
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