Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các dư lượng Asn214, Gln211, Glu219 và Gln221 chứa trong dấu hiệu xúc tác của isocitrate lyase từ Pseudomonas aeruginosa có liên quan đến các đặc tính xúc tác và nhiệt độ của nó
Tóm tắt
Isocitrate lyase, được mã hóa bởi gen aceA, đóng vai trò quan trọng trong khả năng phát triển của Pseudomonas aeruginosa trên các axit béo, acetate, terpen acyclic và các amino acid. Phân tích phát sinh loài cho thấy rằng siêu họ ICL được chia thành hai họ: họ ICL, bao gồm năm tiểu họ, và họ 2-methylisocitrate lyase (MICL). ICL từ P. aeruginosa (ICL-Pa) được xác định trong một nút ICL khác (tiểu họ 3) so với các enzyme ICL khác của Pseudomonas (được nhóm trong tiểu họ 1). Phân tích cũng cho thấy rằng các vi khuẩn tâm nhiệt chủ yếu được nhóm trong tiểu họ 3 của ICL, trong đó các protein ICL chứa mô hình xúc tác bảo tồn cao QIENQVSDEKQCGHQD. Chúng tôi đã thực hiện đột biến tại chỗ, đánh giá hoạt tính enzym và lập mô hình cấu trúc các dư lượng bảo tồn trong các ICL bị đột biến bằng cách sử dụng ICL-Pa làm mô hình. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng dư lượng N214 là thiết yếu cho chức năng xúc tác, trong khi việc đột biến các dư lượng Q211, E219 và Q221 làm suy yếu các tính chất xúc tác và ổn định nhiệt của nó. Những phát hiện của chúng tôi gợi ý rằng các dư lượng bảo tồn trong dấu hiệu của tiểu họ 3 của ICL-Pa đóng vai trò quan trọng trong xúc tác và ổn định nhiệt và có khả năng liên quan đến cấu hình hình học của vòng xúc tác.
Từ khóa
#isocitrate lyase #Pseudomonas aeruginosa #gen aceA #phân tích phát sinh loài #đột biến tại chỗ #hoạt tính enzym #ổn định nhiệt #mô hình cấu trúcTài liệu tham khảo
Altschul SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ (1997) Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res 25:3389–3402
Bentrup KH, Miczak A, Swenson DL, Russell DG (1999) Characterization of activity and expression of isocitrate lyase in Mycobacterium avium and Mycobacterium tuberculosis. J Bacteriol 181:7161–7167
Britton K, Langridge S, Baker PJ, Weeradechapon K, Sedelnikova SE, De Lucas JR, Rice DW, Turner G (2000) The crystal structure and active site location of isocitrate lyase from the fungus Aspergillus nidulans. Structure 8:349–362
Brock M, Darley D, Textor S, Buckel W (2001) 2-Methylisocitrate lyases from the bacterium Escherichia coli and the filamentous fungus Aspergillus nidulans: characterization and comparison of both enzymes. Eur J Biochem 268:3577–3586
Campos-Garcia J (2010) Metabolism of acyclic terpenes by Pseudomonas. In Pseudomonas, pp 235–253. Edited by Ramos, J. L. and Filloux, A. Springer Netherlands
Chavez-Aviles M, Diaz-Perez AL, Reyes-de la Cruz H, Campos-Garcia J (2009) The Pseudomonas aeruginosa liuE gene encodes the 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A lyase, involved in leucine and acyclic terpene catabolism. FEMS Microbiol Lett 296:117–123
Diaz-Perez AL, Roman-Doval C, Diaz-Perez C, Cervantes C, Sosa-Aguirre CR, Lopez-Meza JE, Campos-Garcia J (2007) Identification of the aceA gene encoding isocitrate lyase required for the growth of Pseudomonas aeruginosa on acetate, acyclic terpenes and leucine. FEMS Microbiol Lett 269:309–316
Diehl P, McFadden BA (1994) The importance of four histidine residues in isocitrate lyase from Escherichia coli. J Bacteriol 176:927–931
Dunn MF, Ramirez-Trujillo JA, Hernandez-Lucas I (2009) Major roles of isocitrate lyase and malate synthase in bacterial and fungal pathogenesis. Microbiology 155:3166–3175
Edgar RC (2004) MUSCLE: a multiple sequence alignment method with reduced time and space complexity. BMC Bioinformatics 5:113
Fiser A, Sali A (2003) Modeller: generation and refinement of homology-based protein structure models. Methods Enzymol 374:461–491
Gainey LD, Connerton IF, Lewis EH, Turner G, Ballance DJ (1992) Characterization of the glyoxysomal isocitrate lyase genes of Aspergillus nidulans (acuD) and Neurospora crassa (acu-3). Curr Genet 21:43–47
Hagins JM, Locy R, Silo-Suh L (2009) Isocitrate lyase supplies precursors for hydrogen cyanide production in a cystic fibrosis isolate of Pseudomonas aeruginosa. J Bacteriol 191:6335–6339
Higgins DG, Sharp PM (1988) CLUSTAL: a package for performing multiple sequence alignment on a microcomputer. Gene 73:237–244
Kondrashov FA, Koonin EV, Morgunov IG, Finogenova TV, Kondrashova MN (2006) Evolution of glyoxylate cycle enzymes in Metazoa: evidence of multiple horizontal transfer events and pseudogene formation. Biology Direct 1:31
Kretzschmar U, Ruckert A, Jeoung JH, Gorisch H (2002) Malate:quinone oxidoreductase is essential for growth on ethanol or acetate in Pseudomonas aeruginosa. Microbiology 148:3839–3847
Kumar S, Tamura K, Nei M (2004) MEGA3: integrated software for molecular evolutionary gnetics analysis and sequence alignment. Brief Bioinform 5:150–163
Laskowski RA, MacArthur MW, Moss DS, Thornton JM (1993) PROCHECK: a program to check the stereochemical quality of protein structures. J Appl Cryst 26:283–291
Müller S, Fleck CB, Wilson D, Hummert C, Hube B, Brock M (2011) Gene acquisition, duplication and metabolic specification: the evolution of fungal methylisocitrate lyases. Environ Microbiol 13:1534–1548
Muñoz-Elias EJ, McKinney JD (2005) Mycobacterium tuberculosis isocitrate lyases 1 and 2 are jointly required for in vivo growth and virulence. Nat Med 11:638–644
Narayanan B, Niu W, Joosten HJ, Li Z, Kuipers RK, Schaap PJ, Dunaway-Mariano D, Herzberg O (2009) Structure and function of 2,3-dimethylmalate lyase, a PEP mutase/isocitrate lyase superfamily member. J Mol Biol 386:486–503
Sambrook J, Russell DW (2001) Molecular cloning: a laboratory manual, 3rd edn. Cold Spring Harb Lab Press, New York
Sato Y, Watanabe S, Yamaoka N, Takada Y (2008) Gene cloning of cold-adapted isocitrate lyase from a psychrophilic bacterium, Colwellia psychrerythraea, and analysis of amino acid residues involved in cold adaptation of this enzyme. Extremophiles 12:107–117
Watanabe S, Takada Y (2004) Amino acid residues involved in cold adaptation of isocitrate lyase from a psychrophilic bacterium, Colwellia maris. Microbiology 150:3393–3403