ABSTRACT Fatty acyl-AMP ligases (FAALs) channelize fatty acids towards biosynthesis of virulent lipids in mycobacteria and other pharmaceutically or ecologically important polyketides and lipopeptides in other microbes. They do so by bypassing the ubiquitous coenzyme A-dependent activation and rely on the acyl carrier protein-tethered 4’-phosphopantetheine ( holo -ACP). The molecular basis of how FAALs strictly reject chemically identical and abundant acceptors like coenzyme A (CoA) and accept holo -ACP unlike other members of the ANL superfamily remains elusive. We show FAALs have plugged the promiscuous canonical CoA-binding pockets and utilize highly selective alternative binding sites. These alternative pockets can distinguish adenosine 3’, 5’-bisphosphate-containing CoA from holo -ACP and thus FAALs can distinguish between CoA and holo -ACP. These exclusive features helped identify the omnipresence of FAAL-like proteins and their emergence in plants, fungi, and animals with unconventional domain organisations. The universal distribution of FAALs suggests they are parallelly evolved with FACLs for ensuring a CoA-independent activation and redirection of fatty acids towards lipidic metabolites.

Abstract Chain-length specific subsets of diacylglycerol (DAG) lipids are proposed to regulate differential physiological responses ranging from signal transduction to modulation of the membrane properties. However, the mechanism or molecular players regulating the subsets of DAG species remains unknown. Here, we uncover the role of a conserved eukaryotic protein family, DISCO-interacting protein 2 (DIP2) as a homeostatic regulator of a chemically distinct subset of DAGs using yeast, fly and mouse models. Genetic and chemical screens along with lipidomics analysis in yeast reveal that DIP2 prevents the toxic accumulation of specific DAGs in the logarithmic growth phase, which otherwise leads to endoplasmic reticulum stress. We also show that the fatty acyl-AMP ligase-like domains of DIP2 are essential for the redirection of the flux of DAG subspecies to storage lipid, triacylglycerols. Such modulation of selective DAG abundance by DIP2 is found to be crucial for optimal vacuole-membrane fusion and consequently osmoadaptation in yeast. Thus, the study illuminates an unprecedented DAG metabolism route and provides new insights on how cell fine-tunes DAG subspecies for cellular homeostasis and environmental adaptation.

Diacylglycerol (DAG) is a relatively simple and primitive form of lipid, which does not possess a phospholipid headgroup. Being a central metabolite of the lipid metabolism network, DAGs are omnipresent in all life forms. While the role of DAG has been established in membrane and storage lipid biogenesis, it can impart crucial physiological functions including membrane shapeshifting, regulation of membrane protein activity and transduction of cellular signalling as a lipid-based secondary messenger. Besides, the chemical diversity of DAGs, due to fatty acyl chain composition, has been proposed to be the basis of its functional diversity. Therefore, cells must regulate DAG level at a spatio-temporal scale for homeostasis and adaptation. The vast network of eukaryotic lipid metabolism has been unravelled majorly by studying yeast models. Here, we review the current understanding and the emerging concepts in metabolic and functional aspects of DAG regulation in yeast. The implications can be extended to understand pathogenic fungi and mammalian counterparts as well as disease aetiology.