Acetolactate synthase purified from Serratia marcescens ATCC 25419 was rapidly inactivated by the thiol specific reagent p-chloromercuribenzoate (PCMB), the tryptophan specific reagent N-bromosuccinimide (NBS), and the arginine modifying reagent phenylglyoxal (PGO). Inactivation by PCMB was prevented by both ${\alpha}$-ketobutyrate and pyruvate, and the second order rate constant for the inactivation was $2480\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$. The reaction order with respect to PCMB was 0.94. The inactivation of the enzyme by NBS was also substantially reduced by both ${\alpha}$-ketobutyrate and pyruvate. The second order rate constant for inactivation by NBS was $15,000\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$, and the reaction order was 2.0. On the other hand, inactivation by PGO was partially prevented by ${\alpha}$-ketobutyrate, but not by pyruvate. The second order rate constant for the inactivation was $1480\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$ and the order of reaction with respect to PGO was 0.75. These results suggest that essential cysteine, tryptophan and arginine are located at or near the substrate binding site.
Essential amino acids involving in the catalytic mechanism of the $\beta$-D-xylosidase of Bacillus stearothermophilus were determined by chemical modification studies. Among various che- mical modifiers tested N-bromosuccinimide (NBS), $\rho$-hydroxymercurybenzoate (PHMB), N-ethylma- leimide, 1-[3-(di-ethylamino)-propyl]$-3-ethylcarbodi-imide (EDC), and Woodward's Reagent K(WRK)inactivated the enzyme, resulting in the residual activity of less than 20%. WRK reduced the enzyme activity by modifying carboxylic amino acids, and the inactivation reacion proceeded in the form of pseudo-first-order kinetics. The double-lagarithmic plot of the observed pseudo-first- order rate constant against the modifier concentration yielded a reaction order of 2, indicating that two carboxylic amino acids were essential for the enzyme activity. The $\beta$-D-xylosidase was also inactivated by N-ethylmaleimide which specifically modified a cysteine residue with a reaction order of 1, implying that one cysteine residue was important for the enzyme activity. Xylobiose protected the enzyme against inactivation by WRK and N-ethylmaleimide, revealing that carboxylic amino acids and a cysteine residue were present at the substrate-binding site of the enzyme molecule.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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1995.04a
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pp.80-80
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1995
T4 Endonuclease V (Mw 16,000) acts as a repair enzyme for UV induced pyrimidine dimers in DNA. Many researchers have studied the biochemical characteristics of the enzyme. However the precise action mechanism of T4 endo V has not fully elucidated yet. In our laboratory NMR spectroscopy technique is being used for the structural study of T4 endo V. Because of its low temperature stability and high content of ${\alpha}$-helix, the conventional $^1$H NMR technique was inapplicable. Therefore we utilized stable isotope labeling technique and so far prepared about 10 amino acid specific labeled proteins. The HSQC spectra of amino acid specific labeled proteins will help us to interpret the triple resonance 3D, 4D data which are under processing, We also studied the behaviors of specific amino acid residues whose roles might be critical. When the enzyme labeled by $\^$15/N-Thr was mixed with the substrate oligonucleotide (semispecific -TT- sequence), one crosspeak in its HSQC spectrum was completely desappeared, which means that one of seven Thr residues is in the binding site of the enzyme with DNA, This result is well consistent with previous report that implicated the Thr 2 residue in the activity of the enzyme. Similar studies were carried on the behaviors of Arg and Tyr residues.
Kim, Dong-Young;Kim, Dong-Ryoung;Ha, Sung-Chul;Neratur K.Lokanath;Hwang, Hye-Yeon;Kim, Kyeong-Kyu
Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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2002.11a
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pp.24-24
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2002
HtrA (high temperature requirement A), a periplasmic heat shock protein, is known to have molecular chaperone function at low temperatures and proteolytic activity at elevated temperatures. To investigate the mechanism of functional switch to pretense, we have determined the crystal structure of the N-terminal protease domain (PD) of HtrA from Thermotoga maritima. HtrA PD shares the same fold with chymotrypsin-like serine professes. However, crystal structure suggests that HtrA PD is not an active pretense at current state since its active site is not formed properly and blocked by an additional helical lid. On the surface of the lid, HtrA PD has hydrophobic patches that could be potential substrate binding sites for molecular chaperone activity. Present structure suggests that the activation of the proteolytic function of HtrA PD at elevated temperatures might occur by the conformational change.
The attachment of sugar to flavonoids enhances their solubility. Glycosylation is performed primarily by uridine diphosphate-dependent glycosyltransferases (UGTs). The UGT from Bacillus cereus, BcGT-1, transferred three glucose molecules into kaempferol. The structural analysis of BcGT-1 showed that its substrate binding site is wider than that of plant flavonoid monoglucosyltransferases. In order to create monoglucosyltransferase from BcGT-1, the error-prone polymerase chain reaction (PCR) was performed. We analyzed 150 clones. Among them, two mutants generated only kaempferol O-monoglucoside, albeit with reduced reactivity. Unexpectedly, the two mutants harbored mutations in the amino acids located outside of the active sites. Based on the modeled structure of BcGT-1, it was proposed that the local change in the secondary structure of BcGT-1 caused the alteration of triglucosyltransferase into monoglucosyltransferase.
Acetolactate synthase (ALS) catalyzes the first common step in the biosynthesis of valine, leucine, and isoleucine. ALS is the target enzyme for several classes of structually diverse herbicides. We have synthesized 4,6-dimethoxypyrimidine derivatives as ALS inhibitors, and their inhibitory activities on barley ALS were determined. $IC_{50}$ values for the derivatives are 0.2~200 ${\mu}m$. K11570, the most potent ALS inhibitor with $IC_{50}$ of 0.2 ${\mu}m$, showed mixed-type inhibition with respect to substrate pyruvate, and the progress curves for ALS inhibition by K11570 indicated that the amount of inhibition increased with time. Inhibition-competition experiments were carried out and indicated that three different classes of inhibitors, K11570, a sulfonylurea Ally, and leucine, bind to ALS in a mutually exclusive manner. Chemical modification of tryptophanyl and tyrosyl residues of ALS decreased the sensitivity of ALS to K11570, while cysteine modification did not affect the sensitivity. These results suggest that tryptophanyl and tyrosynyl residues are probably located at or near the inhibitor binding site.
Ile-224 in I269S mutant horse liver alcohol dehydrogenase isoenzyme S (HLADH-S) was mutated to serine by site-directed mutagenesis in order to study the role of the residue in c oenzyme binding to the enzyme. The specific activity of the I269S and I224S mutant enzyme to ethanol was increased 6-fold and all Michaelis constants($K_a,\;K_b,\;K_p,\;and\;K_q$,/TEX>) were larger than those for the wild-type and I269S enzyme. The substitution decreased the afffinity to coenzymes and increased the specific activity of the enzyme. The mutant enzyme showed the highest catalytic efficiency for octanol among the primary alcohols. But it didn`t have activities on retinoids and 5${\beta}$-cholanic acid-3-one. From these results, it was confirmed that the hydrophobic interaction of Ile-224 residue with coenzyme was related to coenzyme affinity in ADH reaction. The substitution also affected the substrate affinities to the enzyme.
In this study, the amino-terminal half truncated lump and the whole lump genes from Photobacterium phosphoreum coding for the lumazine protein were cloned by polymerase chain reaction and expressed in Escherichia coli. To identifiy of the binding site of the ligand or substrate, the amino acid identities from the sequences of the lumazine protein, yellow fluorescent protein, and riboflavin synthase from different organisms were also compared and analyzed.
The LRV1-4 capsid protein possesses an endoribonuclease activity that is responsible for the single site-specific cleavage in the 5' untranslated region (UTR) of its own viral RNA genome and the formation of a conserved stem-loop structure (stem-loop IV) in the UTR is essential for the accurate RNA cleavage by the capsid protein. To delineate the nucleotide sequences, which are essential for the correct formation of the stem-loop structure for the accurate RNA cleavage by the viral capsid protein, a wildtype minimal RNA transcript (RNA 5' 249-342) and several synthetic RNA transcripts encoding point-mutations in the stem-loop region were generated in an in vitro transcription system, and used as substrates for the RNA cleavage assay and RNase mapping studies. When the RNA 5' 249-342 transcript was subjected to RNase T1 and A mapping studies, the results showed that the predicted RNA secondary structure in the stem-loop region using FOLD analysis only existed in the presence of Mg$\^$2+/ ions, suggesting that the metal ion stabilizes the stem-loop structure of the substrate RNA in solution. When point-mutated RNA substrates were used in the RNA cleavage assay and RNase T1 mapping study, the specific nucleotide sequences in the stem-loop region were not required for the accurate RNA cleavage by the viral capsid protein, but the formation of a stem-loop like structure in a region (nucleotides from 267 to 287) stabilized by Mg$\^$2+/ ions was critical for the accurate RNA cleavage. The RNase T1 mapping and EMSA studies revealed that the Ca$\^$2+/ and Mn$\^$2+/ ions, among the reagents tested, could change the mobility of the substrate RNA 5' 249-342 on a gel similarly to that of Mg$\^$2+/ ions, but only Ca$\^$2+/ ions identically showed the stabilizing effect of Mg$\^$2+/ ions on the stem-loop structure, suggesting that binding of the metal ions (Mg$\^$2+/ or Ca$\^$2+/) onto the RNA substrate in solution causes change and stabilization of the RNA stem-loop structure, and only the substrate RNA with a rigid stem-loop structure in the essential region can be accurately cleaved by the LRV1-4 viral capsid protein.
S-Nitrosoglutathione reductase (GSNOR) metabolizes S-nitrosoglutathione (GSNO) and has been shown to play important roles in regulating cellular signaling and formulating host defense by modulating intracellular nitric oxide levels. The enzyme has been found in bacterial, yeast, mushroom, plant, and mammalian cells. However, to date, there is still no evidence of its occurrence in filamentous fungi. In this study, we cloned and investigated a GSNOR-like enzyme from the filamentous fungus Aspergillus nidulans. The enzyme occurred in native form as a homodimer and exhibited low thermal stability. GSNO was an ideal substrate for the enzyme. The apparent Km and kcat values were 0.55 mM and 34,100 min-1, respectively. Substrate binding sites and catalytic center amino acid residues based on those from known GSNORs were conserved in this enzyme, and the corresponding roles were verified using site-directed mutagenesis. Therefore, we demonstrated the presence of GSNOR in a filamentous fungus for the first time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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