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从蓝藻集胞藻 6803 中分离得到果糖-1,6-二磷酸/景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶的结构和生化特性分析。

Structural and biochemical characterization of fructose-1,6/sedoheptulose-1,7-bisphosphatase from the cyanobacterium Synechocystis strain 6803.

机构信息

Key Laboratory of Pesticide & Chemical Biology (CCNU), Ministry of Education, and College of Chemistry, Central China Normal University, Wuhan, 430079, China.

出版信息

FEBS J. 2014 Feb;281(3):916-26. doi: 10.1111/febs.12657. Epub 2013 Dec 23.

DOI:10.1111/febs.12657
PMID:24286336
Abstract

Cyanobacterial fructose-1,6/sedoheptulose-1,7-bisphosphatase (cy-FBP/SBPase) plays a vital role in gluconeogenesis and in the photosynthetic carbon reduction pathway, and is thus a potential enzymatic target for inhibition of harmful cyanobacterial blooms. Here, we describe the crystal structure of cy-FBP/SBPase in complex with AMP and fructose-1,6-bisphosphate (FBP). The allosteric inhibitor AMP and the substrate FBP exhibit an unusual binding mode when in complex with cy-FBP/SBPase. Binding mode analysis suggested that AMP bound to the allosteric sites near the interface across the up/down subunit pairs C1C4 and C2C3 in the center of the tetramer, while FBP binds opposite to the interface between the horizontal subunit pairs C1C2 or C3C4. We identified a series of residues important for FBP and AMP binding, and suggest formation of a disulfide linkage between Cys75 and Cys99. Further analysis indicates that cy-FBP/SBPase may be regulated through ligand binding and alteration of the structure of the enzyme complex. The interactions between ligands and cy-FBP/SBPase are different from those of ligand-bound structures of other FBPase family members, and thus provide new insight into the molecular mechanisms of structure and catalysis of cy-FBP/SBPase. Our studies provide insight into the evolution of this enzyme family, and may help in the design of inhibitors aimed at preventing toxic cyanobacterial blooms.

摘要

蓝细菌果糖-1,6/景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(cy-FBP/SBPase)在糖异生和光合作用碳还原途径中起着至关重要的作用,因此是抑制有害蓝藻水华的潜在酶靶标。在这里,我们描述了与 AMP 和果糖-1,6-二磷酸(FBP)复合物的 cy-FBP/SBPase 的晶体结构。别构抑制剂 AMP 和底物 FBP 与 cy-FBP/SBPase 形成复合物时表现出异常的结合模式。结合模式分析表明,AMP 结合到位于四聚体中心的上下亚基对 C1C4 和 C2C3 之间的变构位点,而 FBP 结合到水平亚基对 C1C2 或 C3C4 之间的界面的相反位置。我们确定了一系列对 FBP 和 AMP 结合很重要的残基,并提出 Cys75 和 Cys99 之间形成二硫键。进一步的分析表明,cy-FBP/SBPase 可能通过配体结合和酶复合物结构的改变来调节。配体与 cy-FBP/SBPase 之间的相互作用不同于其他 FBPase 家族成员配体结合结构的相互作用,从而为 cy-FBP/SBPase 的结构和催化的分子机制提供了新的见解。我们的研究为该酶家族的进化提供了深入的了解,并可能有助于设计旨在防止有毒蓝藻水华的抑制剂。

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