Влияние ионов меди на упаковку и конформацию тиоцианатдегидрогеназы в кристалле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Медьсодержащий фермент тиоцианатдегидрогеназа (TcDH) катализирует реакцию окисления тиоцианата до цианата и элементной серы. Сегодня известны пространственные структуры двух бактериальных TcDH (tpTcDH и pmTcDH). Оба фермента представляют собой димеры и содержат в активном центре трехъядерный медный центр. Важным отличием между этими ферментами является то, что в кристалле субъединицы димера tpTcDH принимают идентичные конформации, а субъединицы димера pmTcDH находятся в разных конформациях – закрытой и открытой. Для выяснения роли ионов меди в изменении конформации TcDH установлена структура апоформы pmTcDH, в которой обе субъединицы димера имели закрытую конформацию. Настаивание кристаллов апоформы медью приводило к восстановлению трехъядерного центра и конформационным перестройкам субъединиц.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. А. Варфоломеева

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

А. Ю. Соловьева

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

Н. С. Шипков

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

Н. И. Дергоусова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

М. Е. Миняев

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

К. М. Бойко

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

Т. В. Тихонова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

В. О. Попов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

Email: l.varfolomeeva@fbras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Sorokin D.Y., Tourova T.P., Lysenko A.M. et al. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002. V. 52. Pt 2. P. 657. http://dx.doi.org/10.1099/00207713-52-2-657
  2. Slobodkina G.B., Merkel A.Y., Novikov A.A. et al. // Extremophiles. 2020. V. 24. № 1. P. 177. http://dx.doi.org/10.1007/s00792-019-01145-0
  3. Tikhonova T.V., Sorokin D.Y., Hagen W.R. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020. V. 117. № 10. P. 5280. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1922133117
  4. Varfolomeeva L.A., Shipkov N.S., Dergousova N.I. et al. // Int. J. Biol. Macromol. 2024. P. 135058. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135058
  5. Varfolomeeva L.A., Solovieva A.Y., Shipkov N.S. et al. // Crystals. 2022. V. 12. P. 1787. http://dx.doi.org/10.3390/cryst12121787
  6. Varfolomeeva L.A., Polyakov K.M., Komolov A.S. et al. // Crystallography Reports. 2023. V. 68. № 6. P. 886. http://dx.doi.org/10.1134/s1063774523600990
  7. McPherson A. // Methods Mol. Biol. 2017. V. 1607. P. 17. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-7000-1_2
  8. Atakisi H., Moreau D.W., Thorne R.E. // Acta Cryst. D. 2018. V. 74. № 4. P. 264. http://dx.doi.org/10.1107/S2059798318000207
  9. Kishan K.V., Zeelen J.P., Noble M.E. et al. // Protein Sci. 1994. V. 3. № 5. P. 779. http://dx.doi.org/10.1002/pro.5560030507
  10. Kovari Z., Vas M. // Proteins. 2004. V. 55. № 1. P. 198. http://dx.doi.org/10.1002/prot.10469
  11. Hakansson K., Doherty A.J., Shuman S., Wigley D.B. // Cell. 1997. V. 89. № 4. P. 545. http://dx.doi.org/10.1016/s0092-8674(00)80236-6
  12. Lamzin V.S., Dauter Z., Popov V.O. et al. // J. Mol. Biol. 1994. V. 236. № 3. P. 759. http://dx.doi.org/10.1006/jmbi.1994.1188
  13. Kabsch W. // Acta Cryst. D. 2010. V. 66. № 2. P. 125. http://dx.doi.org/10.1107/S0907444909047337
  14. Agirre J., Atanasova M., Bagdonas H. et al. // Acta Cryst. D. 2023. V. 79. № 6. P. 449. http://dx.doi.org/10.1107/S2059798323003595
  15. Vagin A., Teplyakov A. // Acta Cryst. D. 2010. V. 66. № 1. P. 22. http://dx.doi.org/10.1107/S0907444909042589
  16. Murshudov G.N., Skubak P., Lebedev A.A. et al. // Acta Cryst. D. 2011. V. 67. № 4. P. 355. http://dx.doi.org/10.1107/S0907444911001314
  17. Emsley P., Lohkamp B., Scott W.G., Cowtan K. // Acta Cryst. D. 2010. V. 66. № 4. P. 486. http://dx.doi.org/10.1107/S0907444910007493
  18. Krissinel E., Henrick K. // J. Mol. Biol. 2007. V. 372. № 3. P. 774. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmb.2007.05.022
  19. Kabsch W. // Acta Cryst. A. 1976. V. 32. № 5. P. 922. http://dx.doi.org/10.1107/S0567739476001873
  20. Appel M.J., Meier K.K., Lafrance-Vanasse J. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2019. V. 116. № 12. P. 5370. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1818274116
  21. Osipov E.M., Polyakov K.M., Tikhonova T.V. et al. // Acta Cryst. F. 2015. V. 71. № 12. P. 1465. http://dx.doi.org/10.1107/S2053230X1502052X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Три субъединицы А, В, С из независимой части элементарной ячейки (показана вторичная структура) и симметричная субъединица С (вторичная структура не показана) апоформы pmTcDH (PDB ID: 8Z75) (а). Положение остатка Р256 в закрытой конформации субъединицы апоформы pmTcDH (PDB ID: 8Z75) (б) и открытой конформации холоформы pmTcDH (PDB ID: 8Q9X) (в). Стрелка показывает направление движения остатка Р256 при открытии субстратного канала. Поверхность показана для аминокислотных остатков, формирующих стенки субстратного канала. Ионы меди активного центра показаны сферами.

Скачать (504KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Активный центр апоформы pmTcDH (PDB ID: 8Z75) (а) до настаивания кристаллов ионами меди. Максимум на разностной карте электронной плотности на уровне 3σ описан ионом меди Cu2 с заселенностью 0.2, соответствующие координационные расстояния указаны в Å (б). Совмещение структур апоформы (PDB ID: 8Z75) и холоформы (PDB ID: 8Q9X) показало (в), что в отсутствие иона Cu1 остаток Н346 меняет свое положение и образует водородные связи с остатком Е259 и молекулой воды. Восстановление трехъядерного медного центра pmTcDHCu2+ после настаивания кристаллов ионами меди (2+) (PDB ID: 8Z76): показаны максимумы на разностной карте электронной плотности на уровне 3σ в положениях ионов Cu1, Cu2, Cu3 (г). Ионы меди и молекулы воды – большие и маленькие сферы соответственно, координационные и водородные связи – толстые и тонкие пунктирные линии соответственно.

Скачать (529KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Два положения остатка Р256 на карте электронной плотности (2Fo – Fc), соответствующие закрытой и открытой конформации, в активном центре субъединицы С структуры pmTcDHCu2+ после настаивания кристаллов ионами меди (2+) (PDB ID: 8Z76) (а). Конформации субъединиц димера pmTcDH после настаивания кристаллов ионами меди: две закрытые субъединицы А и В в структуре pmTcDHCu2+ (PDB ID: 8Z76) (б), открытая А (сверху) и закрытая В (внизу) субъединицы в структуре pmTcDHCu+ (PDB ID: 8Z77) (в), две открытые субъединицы С и симметричная С в структуре pmTcDHCu+ (PDB ID: 8Z77) (г). На панелях б–г приведены врезки с изображением остатков, формирующих субстратный канал.

Скачать (754KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025