The undecaprenyl pyrophosphate phosphatase (UppP) is an integral membrane pyrophosphatase. In bacteria, UppP catalyzes the dephosphorylation of undecaprenyl pyrophosphate (C55-pp) to undecaprenyl phosphate (C55-P) in the periplasmic space, which is an essential step for the isoprenyl lipid carrier to reenter the peptidoglycan synthesis cycle. Besides bacteria, the UppP homologs are widely distributed in archaea genome. However, all archaea lack peptidoglycan structure in their cell wall components, and the major archaeal lipid carriers are dolichol phosphate (Dol-p) and dolichol pyrophosphate (Dol-pp), so the functions of the UppP homolog in archaea remain unclear. Here, we purified a recombinant polyisoprenyl pyrophosphatase of a thermoacidophilic archaeon, Saccharolobus solfataricus (SsUppP), and characterized its enzymatic properties. Two isoprenyl pyrophosphate, farnesyl pyrophosphate (Fpp) and geranylgeranyl pyrophosphate (Ggpp), were used as the surrogate substrates, simulating the bacterial and archaeal lipid carriers. SsUppP dephosphorylated Fpp and Ggpp at 37 °C, but retained the phosphatase activity at high temperatures. The optimal condition for the enzymatic activity was found to be at pH 7 and 70 °C. The thermostability of SsUppP was also supported by molecular dynamics simulation studies. Our results indicated that the archaeal SsUppP can dephosphorylate isoprenyl pyrophosphates at the natural environment of high temperature, and the possibility to catalyze the dephosphorylation of archaeal lipid carriers.

中文翻译：

---

来自Saccharolobus solfataricus的古菌聚异戊二烯焦磷酸磷酸酶的生化和分子动力学研究

十一碳烯焦磷酸磷酸酶 (UppP) 是一种完整的膜焦磷酸酶。在细菌中，UppP 在周质空间催化十一碳烯焦磷酸 (C55-pp) 去磷酸化为十一碳烯磷酸酯 (C55-P)，这是异戊二烯脂质载体重新进入肽聚糖合成循环的必要步骤。除细菌外，UppP 同源物广泛分布于古细菌基因组中。然而，所有古细菌的细胞壁成分都缺乏肽聚糖结构，主要的古细菌脂质载体是磷酸多萜醇（Dol-p）和焦磷酸多萜醇（Dol-pp），因此古细菌中 UppP 同源物的功能尚不清楚。在这里，我们纯化了嗜热嗜酸菌的重组聚异戊二烯焦磷酸酶，Saccharolobus solfataricus (SsUppP)，并表征了其酶学特性。两种异戊二烯焦磷酸酯、法呢基焦磷酸酯 (Fpp) 和香叶基焦磷酸酯 (Ggpp) 被用作替代底物，模拟细菌和古菌脂质载体。SsUppP 在 37 °C 时使 Fpp 和 Ggpp 去磷酸化，但在高温下保留了磷酸酶活性。发现酶活性的最佳条件是 pH 7 和 70 °C。SsUppP 的热稳定性也得到了分子动力学模拟研究的支持。我们的研究结果表明，古菌 SsUppP 可以在高温的自然环境下对异戊二烯焦磷酸进行去磷酸化，并且有可能催化古菌脂质载体的去磷酸化。模拟细菌和古细菌的脂质载体。SsUppP 在 37 °C 时使 Fpp 和 Ggpp 去磷酸化，但在高温下保留了磷酸酶活性。发现酶活性的最佳条件是 pH 7 和 70 °C。SsUppP 的热稳定性也得到了分子动力学模拟研究的支持。我们的研究结果表明，古菌 SsUppP 可以在高温的自然环境下对异戊二烯焦磷酸进行去磷酸化，并且有可能催化古菌脂质载体的去磷酸化。模拟细菌和古菌脂质载体。SsUppP 在 37 °C 时使 Fpp 和 Ggpp 去磷酸化，但在高温下保留了磷酸酶活性。发现酶活性的最佳条件是 pH 7 和 70 °C。SsUppP 的热稳定性也得到了分子动力学模拟研究的支持。我们的研究结果表明，古菌 SsUppP 可以在高温的自然环境下对异戊二烯焦磷酸进行去磷酸化，并且有可能催化古菌脂质载体的去磷酸化。