J 2014

The Structural and Functional Basis of Catalysis Mediated by NAD(P)H:acceptor Oxidoreductase (FerB) of Paracoccus denitrificans

SEDLÁČEK, Vojtěch, Tomáš KLUMPLER, Jaromír MAREK a Igor KUČERA

Základní údaje

Originální název

The Structural and Functional Basis of Catalysis Mediated by NAD(P)H:acceptor Oxidoreductase (FerB) of Paracoccus denitrificans

Název česky

Strukturní a funkční základ katalýzy NAD(P)H:akceptor oxidoreduktasou (FerB) Paracoccus denitrificans

Autoři

SEDLÁČEK, Vojtěch (203 Česká republika, domácí), Tomáš KLUMPLER (203 Česká republika, domácí), Jaromír MAREK (203 Česká republika, domácí) a Igor KUČERA (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

PLOS ONE, Public Library of Science, 2014, 1932-6203

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10600 1.6 Biological sciences

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.234

Kód RIV

RIV/00216224:14310/14:00073680

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

UT WoS

000336838000029

Klíčová slova česky

enzym; flavin; krystalová struktura; mechanismus

Klíčová slova anglicky

enzyme; flavin; crystal structure; mechanism

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 11. 4. 2015 22:50, Ing. Andrea Mikešková

Anotace

V originále

FerB from Paracoccus denitrificans is a soluble cytoplasmic flavoprotein that accepts redox equivalents from NADH or NADPH and transfers them to various acceptors such as quinones, ferric complexes and chromate. The crystal structure and small-angle X-ray scattering measurements in solution reported here reveal a head-to-tail dimer with two flavin mononucleotide groups bound at the opposite sides of the subunit interface. The dimers tend to self-associate to a tetrameric form at higher protein concentrations. Amino acid residues important for the binding of FMN and NADH and for the catalytic activity are identified and verified by site-directed mutagenesis. In particular, we show that Glu77 anchors a conserved water molecule in close proximity to the O2 of FMN, with the probable role of facilitating flavin reduction. Hydride transfer is shown to occur from the 4-pro-S position of NADH to the solvent-accessible si side of the flavin ring. When using deuterated NADH, this process exhibits a kinetic isotope effect of about 6 just as does the NADH-dependent quinone reductase activity of FerB; the first, reductive half-reaction of flavin cofactor is thus rate-limiting. Replacing the bulky Arg95 in the vicinity of the active site with alanine substantially enhances the activity towards external flavins that obeys the standard bi-bi ping-pong reaction mechanism. The new evidence for a cryptic flavin reductase activity of FerB justifies the previous inclusion of this enzyme in the protein family of NADPH-dependent FMN reductases.

Návaznosti

EE2.3.30.0037, projekt VaV
Název: Zaměstnáním nejlepších mladých vědců k rozvoji mezinárodní spolupráce
GAP503/12/0369, projekt VaV
Název: Nové flavin-dependentní enzymy Paracoccus denitrificans: reakční mechanismy, metabolické funkce a úloha v buněčném oxidačním stresu
Investor: Grantová agentura ČR, Nové flavin-dependentní enzymy Paracoccus denitrificans: reakční mechanismy, metabolické funkce a úloha v buněčném oxidačním stresu
GPP503/10/P217, projekt VaV
Název: Přenos elektronů v bakteriálním flavoenzymu FerB: molekulární mechanismy, evoluční aspekty a enzymové inženýrství
Investor: Grantová agentura ČR, Přenos elektronů v bakteriálním flavoenzymu FerB: molekulární mechanismy, evoluční aspekty a enzymové inženýrství