Effects of replacing active site residues in a cold-active alkaline phosphatase with those found in its mesophilic counterpart from Escherichia coli

Tác giả:

Katrín Gudjónsdóttir and Bjarni Ásgeirsson

Lĩnh vực:

Biochemistry

Nội dung tài liệu:

Nghiên cứu này tập trung vào việc thay thế các gốc amino acid tại vị trí hoạt động của enzyme alkaline phosphatase (AP) thích nghi với nhiệt độ lạnh từ vi khuẩn Vibrio bằng các gốc tương ứng trong enzyme AP từ vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) vốn thích nghi với nhiệt độ trung bình. Enzyme AP từ Vibrio được biết đến là có khả năng hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp. Nghiên cứu đặt ra câu hỏi liệu các đặc tính thích nghi với nhiệt độ lạnh này có phải do các yếu tố tại vị trí hoạt động hay do các yếu tố cấu trúc tổng quát hơn. Ba vị trí liên kết kim loại trong enzyme AP, trong đó có hai vị trí liên kết kẽm (Zn2+) và một vị trí liên kết magie (Mg2+), đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình xúc tác. Trong khi các gốc amino acid liên kết với hai ion kẽm thường được bảo tồn ở tất cả các AP đã biết, hai gốc amino acid liên kết với ion thứ ba lại khác biệt giữa các loại AP khác nhau. Sự khác biệt này, đặc biệt tại các vị trí tương ứng với vị trí 153 và 328 trong AP của E. coli, có thể giải thích cho hiệu suất xúc tác khác nhau, do Mg2+ đóng vai trò quan trọng trong cả độ ổn định cấu trúc và cơ chế phản ứng. Nghiên cứu đã tạo ra các đột biến kép và đơn tại các vị trí này trong AP của Vibrio, thay thế chúng bằng các gốc amino acid tương ứng trong AP của E. coli. Kết quả cho thấy các đột biến này làm giảm ái lực cơ chất và tốc độ phản ứng tổng thể. Tuy nhiên, một số đột biến lại làm tăng độ ổn định nhiệt toàn cầu của enzyme, có thể do sự hình thành cầu muối ổn định. Tổng thể, các phát hiện cho thấy chỉ một sự thay đổi amino acid đơn lẻ tại vị trí hoạt động cũng đủ để thay đổi độ ổn định cấu trúc của AP thích nghi với nhiệt độ lạnh, từ đó ảnh hưởng đến các đặc tính động học của nó.

Mục lục chi tiết: