Suppr超能文献

一种依赖铁(II)的加氧酶完成了植物赖氨酸分解代谢的最后一个缺失步骤。

An iron (II) dependent oxygenase performs the last missing step of plant lysine catabolism.

机构信息

Joint BioEnergy Institute, Emeryville, CA, USA.

Biological Systems & Engineering Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA.

出版信息

Nat Commun. 2020 Jun 10;11(1):2931. doi: 10.1038/s41467-020-16815-3.

Abstract

Despite intensive study, plant lysine catabolism beyond the 2-oxoadipate (2OA) intermediate remains unvalidated. Recently we described a missing step in the D-lysine catabolism of Pseudomonas putida in which 2OA is converted to D-2-hydroxyglutarate (2HG) via hydroxyglutarate synthase (HglS), a DUF1338 family protein. Here we solve the structure of HglS to 1.1 Å resolution in substrate-free form and in complex with 2OA. We propose a successive decarboxylation and intramolecular hydroxylation mechanism forming 2HG in a Fe(II)- and O-dependent manner. Specificity is mediated by a single arginine, highly conserved across most DUF1338 proteins. An Arabidopsis thaliana HglS homolog coexpresses with known lysine catabolism enzymes, and mutants show phenotypes consistent with disrupted lysine catabolism. Structural and biochemical analysis of Oryza sativa homolog FLO7 reveals identical activity to HglS despite low sequence identity. Our results suggest DUF1338-containing enzymes catalyze the same biochemical reaction, exerting the same physiological function across bacteria and eukaryotes.

摘要

尽管进行了深入研究,但植物赖氨酸分解代谢超出 2-氧代己二酸(2OA)中间产物的部分仍未得到验证。最近,我们描述了恶臭假单胞菌中 D-赖氨酸分解代谢中的一个缺失步骤,其中 2OA 通过羟戊酸合酶(HglS)转化为 D-2-羟基戊二酸(2HG),HglS 是一个 DUF1338 家族蛋白。在这里,我们以无底物形式和与 2OA 结合的形式解析了 HglS 的结构,分辨率为 1.1Å。我们提出了一个连续的脱羧和分子内羟化机制,以 Fe(II)和 O 依赖性的方式形成 2HG。特异性由单个精氨酸介导,该精氨酸在大多数 DUF1338 蛋白中高度保守。拟南芥 HglS 同源物与已知的赖氨酸分解代谢酶共同表达,突变体表现出与赖氨酸分解代谢中断一致的表型。对水稻同源物 FLO7 的结构和生化分析表明,尽管序列同一性较低,但 FLO7 与 HglS 具有相同的活性。我们的研究结果表明,含有 DUF1338 的酶催化相同的生化反应,在细菌和真核生物中发挥相同的生理功能。

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