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Structural and functional studies of pyridoxine 5'-phostate synthase from e.coli

by Garrido Franco, Marta

Abstract (Summary)
El piridoxal 5-fosfato es la forma biocatalíticamente activa de la vitamina B6, siendo uno de los cofactores más versátiles de la naturaleza, el cuál tiene un papel central en el metabolismo de aminoácidos. Mientras que la mayoria de microorganismos y plantas pueden sintetizar la vitamina B6 de novo, los mamíferos se ven obligados a obtener uno de sus vitámeros a través de la dieta. La maquinaria biosintética de Escherichia coli es, de lejos, la mejor caracterizada y consiste en cuatro proteínas pdx. PdxJ, también conocida como piridoxina 5-fosfato sintasa, es la enzima clave en esta via. Cataliza el último paso, la complicada reacción de cierre del anillo entre 1-deoxi-D-xilulosa-5-fosfato y aminoacetona-3-fosfato para formar piridoxina 5-fosfato. La comparación de secuencias de PdxJ entre espécies revela que existe un alto grado de conservación indicando así la enorme importancia fisiológica de esta enzima. Con el uso de un derivado de mercurio fue posible el resolver la estructura cristalina de la enzima de E. coli por el método del single isomorphous replacement with anomalous scattering y el refinar la estructura a 2.0 Å de resolución. El monómero corresponde al plegamiento TIM o barril (_/_)8, con la incorporación de tres hélices extra que median los contactos entre intersubunidades en el octámero. El octámero representa el estado fisiológicamente relevante, que fué observado tanto en el cristal como en solución, y que esta organizado como un tetrámero de dímeros activos. La caracterización de la estructura cristalográfica de la enzima con sustratos, análogos de sustrato y productos unidos permitió la identificación del centro activo y la propuesta de un mecanismo detallado. Los rasgos catalíticos más remarcables son: (1) el cierre del centro activo una vez se han unido los sustratos, de manera que el bolsillo de unión queda aislado del solvente y los intermediarios de la reacción quedan así estabilizados; (2) la existencia de dos sitios de unión de fosfato bien definidos; (3) y un canal de agua que penetra el núcleo del barril _ y permite liberar las moléculas de agua formadas durante la reacción. La cantidad de información presentada debería permitir el diseño de inhibidores de la piridoxina 5-fosfato sintasa basados en su estructura. Es interesante el destacar que entre las bacterias que contienen el gen pdxJ se encuentran unos cuantos patógenos bien conocidos. La resistencia de bacterias contra antibióticos está aumentando cada vez más, hecho que se está convirtiendo en un auténtico problema. Por este motivo, es necesario el desarrollar medicamentos antibacterianos con un alto grado de especificidad y la piridoxina 5-fosfato sintasa parece ser una diana muy prometedora.
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Bibliographical Information:

Advisor:Francesc Xavier Avilés; Robert Huber

School:Universitat Autónoma de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:406 departament de bioquimica i biologia molecular

ISBN:

Date of Publication:05/28/2002

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