Báo cáo khoa học: Correlation between conformational stability of the ternary enzyme–substrate complex and domain closure of 3-phosphoglycerate kinase

Correlation Between Conformational Stability of the Ternary Enzyme-Substrate Complex and Domain Closure of 3-Phosphoglycerate Kinase

Tác giả: Andrea Varga, Beáta Flachner, Éva Gráczer, Szabolcs Osváth, Andrea N. Szilágyi và Mária Vas

Lĩnh vực: Hóa sinh, Sinh học phân tử

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này khám phá mối liên hệ giữa sự ổn định cấu trúc của phức hợp enzyme-chất nền ba ngôi và sự đóng lại của các miền trong enzyme 3-phosphoglycerate kinase (PGK). Các thí nghiệm sử dụng microcalorimetry quét vi sai (DSC) và huỳnh quang cho thấy sự đồng nhất trong quá trình biến tính nhiệt của hai miền, chỉ ra sự hợp tác mạnh mẽ giữa chúng. Việc gắn kết chất nền, bao gồm 3-phosphoglycerate vào miền N hoặc nucleotide (MgADP, MgATP) vào miền C, làm tăng đáng kể độ ổn định cấu trúc của toàn bộ phân tử. Phân tích các cấu trúc tinh thể của PGK đã đề xuất các tương tác peptide, kỵ nước, điện tích và liên kết hydro giữa các chuỗi bên của các gốc bảo tồn là cơ sở cho sự giao tiếp giữa hai miền. Các tiếp xúc phân tử mới hình thành khi gắn kết chất nền giải thích sự gia tăng độ ổn định nhiệt trong các phức hợp nhị phân và tam giác, cũng như con đường truyền hiệu ứng cảm ứng chất nền giữa các miền. Độ ổn định lớn nhất đạt được trong phức hợp ba ngôi bản địa, và bị mất đi khi quá trình đóng miền bị ngăn chặn, cho thấy độ ổn định cấu trúc tương quan với sự đóng miền, đòi hỏi sự gắn kết đồng thời của cả hai chất nền.

Mục lục chi tiết:

• Correlation between conformational stability of the ternary enzyme-substrate complex and domain closure of 3-phosphoglycerate kinase
• Keywords
• Correspondence
• Abstract
• Introduction
• Substrate-assisted domain-domain cooperativity
• Results and Discussion
• Interdomain interactions of PGK
• Coincidence of calorimetric and fluorimetric heat transitions of wild-type PGKs reflects domain co-operativity
• Typical heat capacity plots of DSC experiments and fluorimetric thermal transition curves obtained for the thermal unfolding of the substrate-free pig muscle PGK and its complexes with various substrates are shown in Fig. 1B and C.
• Different heat stabilities of two single Trp mutants of yeast PGK are not related to domain uncoupling
• Structural basis of PGK domain cooperativity: conserved features of the interdomain region
• Stabilization of PGK conformation in the binary substrate complexes
• Protection by the individual substrates against thermal unfolding
• Highest stability of the active ternary complex is due to domain closure
• Simultaneous protection by the two substrates against thermal unfolding
• Structural origin of the increased stability of the closed conformation
• Protecting effect of substrates against thermal unfolding is not additive for carboxamidomethylated (CM)-PGK
• Experimental procedures
• Enzymes and chemicals
• Preparation of enzyme solutions
• DSC
• Fluorimetric experiments
• Quantitative analysis of the experimental data
• Computer molecular graphics
• Acknowledgements
• References