Forskere afslører tydelig substratbindende tilstand i o-succinylbenzoyl-CoA-syntetase

o-Succinylbenzoyl-CoA (OSB-CoA) syntetase (MenE) er et essentielt enzym i bakteriel vitamin K-biosyntese og et vigtigt mål i udviklingen af ​​nye antibiotika. Det er medlem af adenylerende enzymer (ANL) familien, som omkonfigurerer deres aktive sted i to forskellige aktive konformationer, den ene for adenyleringens halvreaktion og den anden for en thioesterificering-halvreaktion, i en domæne-alternerende katalytisk mekanisme. Selvom flere aspekter af adenyleringsmekanismen i MenE for nylig er blevet afdækket, dens thioesterificeringskonformation forbliver undvigende.

Ved anvendelse af et katalytisk kompetent Bacillus subtilis mutantprotein kompleksbundet med en OSB-CoA-analog, forskere fra Hong Kong University of Science and Technology afslørede et thioesterificeringsaktivt sted specifikt bevaret blandt MenE-ortologer og en substratbindende tilstand, der adskiller sig fra mange andre acyl/aryl-CoA-syntetaser. Flere rester, der specifikt bidrager til thioesterificeringens halvreaktion uden at påvirke adenyleringens halvreaktion blev identificeret, og de observerede også en væsentlig bevægelse af den aktiverede succinylgruppe i thioesterificeringens halvreaktion.

Deres resultater blev offentliggjort i Journal of Biological Chemistry den 21. juli, 2017.

"Vores resultater giver ny indsigt i domæne-vekslingskatalysen af ​​et bakterieenzym, der er vigtigt for vitamin K-biosyntese, og af dets adenylerende homologer i ANL -enzymfamilien, "sagde Zhihong Guo, en lektor ved Institut for Kemi i HKUST. "Vores arbejde validerede hypotesen om, at en distinkt substratbindingsform er unik for dette enzym."

Som medlem af ANL -enzymfamilien OSB-CoA-syntetase (MenE) er et værdifuldt lægemiddelmål i vitamin K-biosyntetisk vej, men lidt er kendt om enzymets struktur endnu.

"Vi har konstrueret krystalstrukturer med høj opløsning af en katalytisk kompetent dobbeltmutant (IRAK) af bsMenE i kompleks med en stabil produktanalog, OSB-NCoA, og en kombination af OSB-NCoA og AMP, "sagde Guo." Desuden disse krystalstrukturer afslørede aminosyreresterne, der bidrog til genkendelse og binding af substraterne og produkterne i thioesterificeringsreaktionen. Disse resultater har ikke kun givet entydig støtte til domæne-alternerende katalytiske mekanisme for ANL-enzymer generelt; de har også afsløret det unikke thioesterificeringsaktive sted for OSB-CoA-syntetaser og tilvejebragt det strukturelle grundlag for deres katalyse af thioesterificeringsreaktionen for at lette deres anvendelighed som et lægemiddelmål. "

"Vores fund giver ny indsigt i domæne-alterneringsmekanismen for det essentielle vitamin K-biosyntetiske enzym og dets homologer i ANL-enzymfamilien, og vil hjælpe os med at opbygge en proteinkatalytisk cyklus på en kontinuerlig måde, som ingen har gjort før. "