Báo cáo khoa học: Many fructosamine 3-kinase homologues in bacteria are ribulosamine⁄erythrulosamine 3-kinases potentially involved in protein deglycation

Many fructosamine 3-kinase homologues in bacteria are ribulosamine/erythrulosamine 3-kinases potentially involved in protein deglycation

Tác giả: Rita Gemayel, Juliette Fortpied, Rim Rzem, Didier Vertommen, Maria Veiga-da-Cunha and Emile Van Schaftingen

Lĩnh vực: Sinh hóa

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này nhằm xác định chức năng của các đồng phân cấu trúc của enzyme fructosamine 3-kinase (FN3K) ở vi khuẩn, vốn là enzyme chịu trách nhiệm loại bỏ fructosamine khỏi protein ở động vật có vú. Các đồng phân cấu trúc FN3K đã được tìm thấy trong khoảng 27% bộ gen vi khuẩn đã được giải trình tự. Đáng chú ý, trong 11 bộ gen của các vi khuẩn có quan hệ tiến hóa xa, đồng phân cấu trúc FN3K luôn đứng ngay trước một đồng phân cấu trúc protein tyrosine phosphatase trọng lượng phân tử thấp (LMW-PTP), cho thấy chúng có liên quan chức năng. Năm đồng phân cấu trúc FN3K từ các vi khuẩn khác nhau đã được biểu hiện quá mức trong E. coli, tinh sạch và các đặc tính động học của chúng đã được điều tra. Bốn trong số này hoạt động như ribulosamine/erythrulosamine 3-kinase, chủ yếu trên các dẫn xuất lysine và cadaverine tự do, nhưng không phải trên ribulosamine gắn với nhóm amino alpha của acid amin. Chúng cũng phosphoryl hóa ribulosamine hoặc erythrulosamine gắn trên protein, nhưng không phải fructosamine gắn trên protein, cho thấy đặc tính tương tự protein liên quan đến FN3K ở động vật có vú. Đồng phân cấu trúc FN3K của E. coli (YniA) không hoạt động trên bất kỳ cơ chất nào được thử nghiệm. Enzyme LMW-PTP của T. thermophilus và S. aureus đã được biểu hiện quá mức, tinh sạch và cho thấy khả năng khử phosphoryl hóa không chỉ protein tyrosine phosphate mà còn cả ribulosamine 5-phosphate gắn trên protein và ribuloselysine 5-phosphate tự do, cũng như erythruloselysine 4-phosphate. Các enzyme LMW-PTP này thiếu hoạt tính ribulosamine 3-phosphatase. Kết luận là phần lớn các đồng phân cấu trúc FN3K ở vi khuẩn là ribulosamine/erythrulosamine 3-kinase. Chúng có thể hoạt động cùng với một enzyme phosphatase để khử deglycation các sản phẩm glycation được hình thành từ ribose 5-phosphate hoặc erythrose 4-phosphate.

Mục lục chi tiết:

• Results
• Sequence alignments
• Action of bacterial FN3K homologues on LMW substrates
• Action of bacterial FN3K homologues on protein-bound ketoamines
• Substrate specificity of the LMW-PTP homologues
• Discussion
• Most bacterial FN3K homologues are ribulosamine/erythrulosamine 3-kinases
• Endogenous or exogenous source for the substrates of bacterial FN3K homologues?
• Potential sources of ribulosamine 5-phosphates and erythrulosamine 4-phosphates
• The association with a phosphatase suggests that ribulosamines are formed from ribulosamine 5-phosphates
• Experimental procedures
• Materials
• Synthesis of glycated proteins
• Synthesis of LMW substrates
• Cloning and expression of the FN3K and LMW-PTP bacterial homologues
• Purification of the bacterial FN3K and LMW-PTP homologues
• Measurement of enzymatic activities
• Phosphorylation by S. aureus FN3K homologue of the dephosphorylation products of LMW-PTP homologues
• Database searches, sequence alignment and tree construction
• Acknowledgements
• References