机械和分子动力学研究表明,增加循环3的移动性会改变NADH中的基质捕获:昆氧降解酶
Benjamin D Dratch1, Daniel Ouedraogo1, Jacob Ball1
1Department of Chemistry, Georgia State University, Atlanta, Georgia 30302-3965, United States.
改变NADH中的蛋白循环刚性:酸氧化还原酶 (NQO) 影响基质结合. 循环3中的突变会影响酶动力学,影响像NADH和辅酶Q0这样的基质如何进入活性部位.
科学领域:
- 生物化学和分子生物学
- 酶动力学和机制的机制
- 蛋白质动态和结构-功能关系
背景情况:
- 蛋白环可以充当分子门,控制酶基质复合物的稳定性.
- 循环动力学在调节基质结合和催化过程中的确切作用在原子层面仍然不太清楚.
- 来自*Pseudomonas aeruginosa*的NADH:昆氧化还原酶 (NQO) 是一个关键酶,其中循环3与基质识别有关.
研究的目的:
- 调查与NQO中的循环3动态相关的原子层面的构造变化.
- 阐明循环3刚度在控制基质捕获和催化效率方面的特定作用.
- 了解调节循环3动态如何影响不同基质 (NADH和辅酶Q0) 的结合.
主要方法:
- 位点定向的突变发生:在循环3中保存的普罗林78 (P78) 突变为甘氨酸 (P78G),以改变门的刚性.
- 酶动力学:平稳状态动力学和无氧还原性半反应试验在野生类型 (WT) 和突变NQO.上进行.
- 计算建模:分子动力学 (MD) 模拟用于分析构造变化和域间相互作用.
主要成果:
- 与WT相比,NQO-P78G突变显示了改变的动力参数,包括KCoQ0降低,kcat降低和kcat/KCoQ0增加.
- 减少性半反应显示突变体中NADH结合的kred降低和Kd显著增加.
- MD模拟表明,P78G突变破坏了域间相互作用,导致更开放的循环3构造,有利于较小的基底,但阻碍更大的基底.
结论:
- 在NQO中的循环3充当动态门,其刚性对于差异基质结合至关重要.
- 改变循环3门的灵活性会调节基质的访问,有利于较小的辅酶Q0,同时阻碍较大的NADH.
- 这些发现提供了关于蛋白质循环动态如何支配酶特异性和催化作用的原子层次见解.
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