Hexokinase 1 forms rings that regulate mitochondrial fission during energy stress

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作者
Johannes Pilic,Benjamin Gottschalk,Benjamin Bourgeois,Hansjörg Habisch,Zhanat Koshenov,Furkan E. Oflaz,Yusuf C. Erdoğan,Seyed Mohammad Miri,Esra Nur Yi̇ği̇t,Mehmet Şerif Aydın,Gürkan Öztürk,Emrah Eroğlu,Varda Shoshan‐Barmatz,Tobias Madl,Wolfgang F. Graier,Roland Malli
出处
期刊:Molecular Cell [Elsevier]
卷期号:84 (14): 2732-2746.e5 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.molcel.2024.06.009
摘要

Metabolic enzymes can adapt during energy stress, but the consequences of these adaptations remain understudied. Here, we discovered that hexokinase 1 (HK1), a key glycolytic enzyme, forms rings around mitochondria during energy stress. These HK1-rings constrict mitochondria at contact sites with the endoplasmic reticulum (ER) and mitochondrial dynamics protein (MiD51). HK1-rings prevent mitochondrial fission by displacing the dynamin-related protein 1 (Drp1) from mitochondrial fission factor (Mff) and mitochondrial fission 1 protein (Fis1). The disassembly of HK1-rings during energy restoration correlated with mitochondrial fission. Mechanistically, we identified that the lack of ATP and glucose-6-phosphate (G6P) promotes the formation of HK1-rings. Mutations that affect the formation of HK1-rings showed that HK1-rings rewire cellular metabolism toward increased TCA cycle activity. Our findings highlight that HK1 is an energy stress sensor that regulates the shape, connectivity, and metabolic activity of mitochondria. Thus, the formation of HK1-rings may affect mitochondrial function in energy-stress-related pathologies.
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