Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác nhận hiệu ứng ức chế của d- và l-serine lên hoạt động enzym của d-3-phosphoglycerate dehydrogenases được tinh sạch từ Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli và đại tràng người
Tóm tắt
Chúng tôi đã chứng minh rằng gen serA có liên quan đến khả năng gây bệnh của vi khuẩn, bao gồm sự thâm nhập của vi khuẩn qua lớp đơn bào Caco-2, khả năng di động của vi khuẩn, sự bám dính của vi khuẩn và tỷ lệ tử vong của ruồi. L-serine được biết đến là chất ức chế hoạt động của enzym d-3-phosphoglycerate dehydrogenase (PGDH) của protein SerA, và nó đã giảm đáng kể khả năng gây bệnh của vi khuẩn như đã mô tả ở trên. Chúng tôi cũng đã chứng minh rằng trong một thí nghiệm PGDH sử dụng chiết xuất thô từ các mẫu nuôi cấy E. coli quá biểu hiện gen serA của P. aeruginosa, l-serine đã ức chế hoạt động của PGDH từ protein SerA. Hoạt động PGDH cơ bản của chủng đối chứng âm tính rất cao, có lẽ do sự ô nhiễm của các protein không rõ nguồn gốc trong các chiết xuất thô. Do đó, để xác nhận thêm về sự ức chế trực tiếp hoạt động PGDH của P. aeruginosa SerA bởi l-serine, chúng tôi đã tinh sạch và đặc trưng hóa PGDH từ P. aeruginosa và so sánh với các PGDH đã được đặc trưng hóa trước đó từ E. coli và đại tràng người làm đối chứng. pH tối ưu và sức ion của các PGDH đã tinh sạch khác nhau tùy vào ba loài; hoạt động tối ưu của PGDH P. aeruginosa là ở pH 7.5 với 50–100 mM Tris–HCl, PGDH E. coli là ở pH 8.5 với 100–200 mM Tris–HCl, và PGDH người là ở pH 9.0 với 100–200 mM Tris–HCl. Việc bổ sung l-serine đã làm giảm hoạt động của PGDH từ P. aeruginosa và E. coli, nhưng không làm giảm hoạt động PGDH từ đại tràng người. Nồng độ ức chế trung bình (IC50) của l-serine là 630 μM đối với P. aeruginosa và 250 μM đối với E. coli, trong khi IC50 của d-serine cao hơn nhiều so với l-serine; 76 mM trong PGDH P. aeruginosa và 45 mM trong PGDH E. coli. Những kết quả này cho thấy rằng l-serine đã ức chế đáng kể khả năng gây bệnh của P. aeruginosa thông qua sự ức chế trực tiếp hoạt động của PGDH, nhưng không thể ức chế hoạt động PGDH ở người. Việc sử dụng l-serine qua đường miệng cho các chủ thể bị tổn thương có thể can thiệp vào sự chuyển động của vi khuẩn và ngăn ngừa nhiễm trùng do vi khuẩn từ ruột gây ra bởi P. aeruginosa thông qua việc ức chế chức năng của sản phẩm gen serA.
Từ khóa
#serA #Pseudomonas aeruginosa #Escherichia coli #l-serine #d-serine #PGDH #ức chế bệnh lýTài liệu tham khảo
Yasuda M, Nagata S, Yamane S, Kunikata C, Kida Y, Kuwano K, et al. Pseudomonas aeruginosa serA gene is required for bacterial translocation through Caco-2 cell monolayers. PLoS ONE. 2017;12:e0169367.
Pizer L. The pathway and control of serine biosynthesis in Escherichia coli. J Biol Chem. 1963;238:3934–44.
Wang Q, Qi Y, Yin N, Lai L. Discovery of novel allosteric effectors based on the predicted allosteric sites for Escherichia coli d-3-phosphoglycerate dehydrogenase. PLoS ONE. 2014;9:e94829.
Walsh DA, Sallach HJ. Purification and properties of chicken liver d-3-phosphoglycerate dehydrogenase. Biochemistry. 1965;4:1076–85.
Achouri Y, Rider MH, Schaftingen EV, Robbi M. Cloning, sequencing and expression of rat liver 3-phosphoglycerate dehydrogenase. Biochem J. 1997;323:365–70.
Dey S, Hu Z, Xu XL, Sacchettini JC, Grant GA. D-3-Phosphoglycerate dehydrogenase from Mycobacterium tuberculosis is a link between the Escherichia coli and mammalian enzymes. J Biol Chem. 2005;280:14884–91.
Grant GA. Contrasting catalytic and allosteric mechanisms for phosphoglycerate dehydrogenases. Arch Biochem Biophys. 2012;519:175–85.
Grant GA. D-3-phosphoglycerate dehydrogenase. Front Mol Biosci. 2018;5:110.
Chipman D, Shaanan B. The ACT domain family. Curr Opin Struct Biol. 2001;11:694–700.
Unterlass JE, Wood RJ, Baslé A, Tucker J, Cano C, Noble MME, et al. Structural insights into the enzymatic activity and potential substrate promiscuity of human 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH). Oncotarget. 2017;8:104478–91.
Kishore V, Nishita KP, Manonmani HK. Cloning, expression and characterization of l-asparaginase from Pseudomonas fluorescens for large scale production in E. coli BL21. 3 Biotech. 2015;5:975–81.
Kaelin WG, Krek W, Sellers WR, DeCaprio JA, Ajchenbaum F, Fuchs CS, et al. Expression cloning of a cDNA encoding a retinoblastoma-binding protein with E2F-like properties. Cell. 1992;70:351–64.
Peters-Wendisch P, Netzer R, Eggeling L, Sahm H. 3-Phosphoglycerate dehydrogenase from Corynebacterium glutamicum: the C-terminal domain is not essential for activity but is required for inhibition by l-serine. Appl Microbiol Biotechnol. 2002;60:437–41.
Vynohradova RP. Units of enzyme activity. Ukr Biokhim Zh. 1999;71:96–9.
Gillard BK, Marksman HC, Feig SA. Direct spectrophotometric determination of alpha-amylase activity in salive, with p-nitrophenyl alpha-maltoside as substrate. Clin Chem. 1977;23:2279–82.
Tabatabaie L, Koning TJ, Geboers AJ, Berg IE, Berger R, Klomp LWJ. Novel mutations in 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH) are distributed throughout the protein and result in altered enzyme kinetics. Hum Mutat. 2009;30:749–56.
Pind S, Slominski E, Mauthe J, Pearlman K, Swoboda KJ, Wilkins JA, et al. V490 M, a common mutation in 3-phosphoglycerate dehydrogenase deficiency, causes enzyme deficiency by decreasing the yield of mature enzyme. J Biol Chem. 2002;277:7136–43.
Achouri Y, Rider MH, Schaftingen EV, Robbi M. Cloning, sequencing and expression of rat liver 3-phosphoglycerate dehydrogenase. Biochem J. 1997;323(Pt 2):365–70.
Jaeken J, Detheux M, Van Maldergem L, Foulon M, Carchon H, Van Schaftingen E. 3-Phosphoglycerate dehydrogenase deficiency: an inborn error of serine biosynthesis. Arch Dis Child. 1996;74:542–5.
Grant GA, Xu XL, Hu Z. Role of an interdomain Gly-Gly sequence at the regulatory-substrate domain interface in the regulation of Escherichia coli d-3-phosphoglycerate dehydrogenase. Biochemistry. 2000;39:7316–9.
Al-Rabiee R, Zhang Y, Grant GA. The mechanism of velocity modulated allosteric regulation in d-3-phosphoglycerate dehydrogenase. Site-directed mutagenesis of effector binding site residues. J Biol Chem. 1996; 271: 23235-8.
Grant GA, Schuller DJ, Banaszak LJ. A model for the regulation of d-3-phosphoglycerate dehydrogenase, a Vmax-type allosteric enzyme. Protein Sci. 1996;5:34–41.
Tobey KL, Grant GA. The nucleotide sequence of the serA gene of Escherichia coli and the amino acid sequence of the encoded protein, d-3-phosphoglycerate dehydrogenase. J Biol Chem. 1986;261:12179–83.