2019, Número 1
Aspectos estructurales y funcionales de la N-Succinil-L, L-diaminopimelato desuccinilasa, una enzima clave para el crecimiento bacteriano y un blanco para el control antimicrobiano
Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 50
Paginas: 1-16
Archivo PDF: 1167.01 Kb.
RESUMEN
La N-Succinil-L, L-diaminopimelato desuccinilasa (DapE) es una amidohidrolasa dependiente de iones de zinc, homodimérica estricta, que cataliza la descomposición del N-succinil-L, L-2,6-diaminopimelato (NSDAP), en succinato y diaminopimelato (DAP). Reacción que constituye la única fuente de meso-diaminopimelato (mDAP) y L-Lys en la mayoría de las bacterias. DapE es esencial para el crecimiento bacteriano y un blanco farmacológico antimicrobiano. El desarrollo de los inhibidores anti-DapE debe tener en cuenta las propiedades dinámicas de la enzima. Se buscan compuestos que interfieran con la formación del agujero del oxianión, en donde participan grupos de ambas subunidades del dímero, que se acomoda en posición catalítica mediante el cambio conformacional de la enzima de un estado abierto a uno cerrado, después de la unión del sustrato; estabilizando a los intermediarios de reacción y produciendo un descenso en la energía de activación. Con base en el análisis cristalográfico y el acoplamiento del sustrato en DapE que se presenta en este trabajo, se discute el papel de la flexibilidad conformacional de la enzima en la hidrólisis del sustrato. Se observa que tanto el grupo carbonilo del sustrato es susceptible al ataque como una molécula de agua ubicada en el sitio activo y se encuentran cercanos a la trayectoria de ataque, en el ángulo de Bürgi-Dunitz.REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Badger, J., Sauder, J. M., Adams, J. M., Antonysamy, S., Bain, K., Bergseid, M. G., Buchanan, S.G., Buchanan, M.D., Batiyenko, Y., Christopher, J.A., Emtage, S., Eroshkina, A., Feil, I., Furlong, E.B., Gajiwala, K.S., Gao, X., He, D., Hendle, J., Huber, A., Hoda, K., Kearins, P., Kissinger, C., Laubert, B., Lewis, H.A., Lin, J., Loomis, K., Lorimer, D., Louie, G., Maletic, M., Marsh, C.D., Miller, I., Molinari, J., Muller-Dieckmann, H.J., Newman, J.M., Noland, B.W., Pagarigan, B., Park, F., Peat, T.S., Post, K.W., Radojicic, S., Ramos, A., Romero, R., Rutter, M.E., Sanderson, W.E., Schwinn, K.D., Tresser, J., Winhoven, J., Wright, T.A., Wu, L., Xu, J. & Harris, T.J.R. (2005). Structural analysis of a set of proteins resulting from a bacterial genomics project. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, 60(4), 787–796. https://doi. org/10.1002/prot.20541.
Bienvenue, D. L., Gilner, D. M., Davis, R. S., Bennett, B. & Holz, R. C. (2003). Substrate Specificity, Metal Binding Properties, and Spectroscopic Characterization of the DapE-Encoded N -Succinyl- l, l -Diaminopimelic Acid Desuccinylase from Haemophilus influenzae. Biochemistry, 42(36), 10756–10763. https://doi. org/10.1021/bi034845+.
Brunger, A. T., Das, D., Deacon, A. M., Grant, J., Terwilliger, T. C., Read, R. J., Adams, P. D., Levitt, M. & Schröder, G. F. (2012). Application of DEN refinement and automated model building to a difficult case of molecularreplacement phasing: The structure of a putative succinyldiaminopimelate desuccinylase from Corynebacterium glutamicum. Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography, 68(4), 391–403. https://doi. org/10.1107/S090744491104978X.
Cosper, N. J., Bienvenue, D. L., Shokes, J. E., Gilner, D. M., Tsukamoto, T., Scott, R. A. & Holz, R. C. (2003). The dapE-Encoded N-Succinyl-L, L-Diaminopimelic Acid Desuccinylase from Haemophilus influenzae Is a Dinuclear Metallohydrolase. Journal of the American Chemical Society, 125(48), 14654–14655. https://doi. org/10.1021/ja036650v.
Davis, R., Bienvenue, D., Swierczek, S. I., Gilner, D. M., Rajagopal, L., Bennett, B. & Holz, R. C. (2006). Kinetic and spectroscopic characterization of the E134A- and E134Daltered dapE-Encoded N-succinyl-l, l-diaminopimelic acid desuccinylase from Haemophilus influenzae. JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry, 11(2), 206– 216. https://doi.org/10.1007/s00775-005-0071-8.
Díaz-Sánchez, Á., Alvarez-Parrilla, E., Martínez-Martínez, A., Aguirre-Reyes, L., Orozpe-Olvera, J., Ramos-Soto, M., Núñez-Gastélum, J., Alvarado-Tenorio, B. & de la. Rosa, L. (2016). Inhibition of Urease by Disulfiram, an FDA-Approved Thiol Reagent Used in Humans. Molecules 2016, 21(12), 1628. https://doi.org/10.3390/ MOLECULES21121628.
Gillner, D., Armoush, N., Holz, R. C. & Becker, D. P. (2009a). Inhibitors of bacterial N-succinyl-l, l-diaminopimelic acid desuccinylase (DapE) and demonstration of in vitro antimicrobial activity. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 19(22), 6350–6352. https://doi. org/10.1016/j.bmcl.2009.09.077.
Gillner, D. M., Bienvenue, D. L., Nocek, B. P., Joachimiak, A., Zachary, V., Bennett, B. & Holz, R. C. (2009b). The dapE-encoded N-succinyl-l, l-diaminopimelic acid desuccinylase from Haemophilus influenzae contains two active-site histidine residues. JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry, 14(1), 1–10. https://doi. org/10.1007/s00775-008-0418-z.
Herbert, C. A., Nocek, B. P., Holz, R. C., Olsen, K. W., Ballicora, M. A. & Becker, D. P. (2018). Practical spectrophotometric assay for the dapE-encoded N-succinyl-L, L-diaminopimelic acid desuccinylase, a potential antibiotic target. PLOS ONE, 13(4), e0196010. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0196010.
Kamerlin, S. C. L., Chu, Z. T. & Warshel, A. (2010). On Catalytic Preorganization in Oxyanion Holes: Highlighting the Problems with the Gas-Phase Modeling of Oxyanion Holes and Illustrating the Need for Complete Enzyme Models. The Journal of Organic Chemistry, 75(19), 6391–6401. https://doi.org/10.1021/jo100651s.
Muñoz-Clares, R. A., González-Segura, L. & Díaz-Sánchez, Á. G. (2011). Crystallographic evidence for active-site dynamics in the hydrolytic aldehyde dehydrogenases. Implications for the deacylation step of the catalyzed reaction. In Chemico-Biological Interactions191(1-3), 137–146. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2010.12.024.
Nocek, B. P., Gillner, D. M., Fan, Y., Holz, R. C. & Joachimiak, A. (2010). Structural Basis for Catalysis by the Mono- and Dimetalated Forms of the dapE-Encoded N-succinyl-l, l-Diaminopimelic Acid Desuccinylase. Journal of Molecular Biology, 397(3), 617–626. https:// doi.org/10.1016/j.jmb.2010.01.062.
Nocek, B., Reidl, C., Starus, A., Heath, T., Bienvenue, D., Osipiuk, J., Jedrzejczak, R., Joachimiak, A., Becker, D. P. & Holz, R. C. (2018). Structural Evidence of a Major Conformational Change Triggered by Substrate Binding in DapE Enzymes: Impact on the Catalytic Mechanism. Biochemistry, 57(5), 574–584. https://doi.org/10.1021/ acs.biochem.7b01151.
Uda, N. R., Upert, G., Angelici, G., Nicolet, S., Schmidt, T., Schwede, T. & Creus, M. (2014). Zinc-selective inhibition of the promiscuous bacterial amide-hydrolase DapE: implications of metal heterogeneity for evolution and antibiotic drug design. Metallomics, 6(1), 88–95. https://doi.org/10.1039/C3MT00125C.