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Título :	Structural and functional perturbation of Giardia lamblia triosephosphate isomerase by modification of a non-catalytic, non-conserved region.
Creador:	Hernández Alcántara, Gloria
Nivel de acceso:	Open access
Palabras clave :	Biocatálisis Secuencia Conservada Cristalografía por Rayos X Estabilidad de Enzimas Giardia lamblia - enzimología Glicolatos - metabolismo Cinética Modelos Moleculares Mutagénesis Sitio-Dirigida Mutación Conformación Proteica Proteínas Recombinantes - química Proteínas Recombinantes - genética Proteínas Recombinantes - metabolismo Análisis Espectral Triosa fosfato isomerasa / química * Triosa fosfato isomerasa genética Triosa fosfato isomerasa / metabolismo * " Biocatalysis Conserved Sequence Crystallography, X-Ray Enzyme Stability Giardia lamblia - enzymology Glycolates - metabolism Kinetics Models, Molecular Mutagenesis, Site-Directed Mutation Protein Conformation Recombinant Proteins - chemistry Recombinant Proteins - genetics Recombinant Proteins - metabolism Spectrum Analysis Triosa-Fosfato Isomerasa - chemistry Triosa-Fosfato Isomerasa - genetics Triosa-Fosfato Isomerasa - metabolism Giardiasis Giardia Triosafosfato Isomerasa Cinética Biocatálisis química genética metabolismo Giardiasis Giardia Triosafosfato Isomerasa Cinetics Biocatalysis. Chemistry genetics metabolism
Descripción :	"Hemos previamente propuesto trioso isomerasa de Giardia lamblia (GlTIM) como un objetivo para el diseño racional de drogas contra giardiasis, una de las infecciones parasitarias más comunes en los seres humanos. Puesto que la enzima existe en el parásito y el huésped, la inhibición selectiva es un gran desafío porque las regiones esenciales que podrían ser consideradas dianas moleculares están muy conservadas. Anterior evidencia bioquímica demostraron que la modificación química de la cisteína no catalítica conservada no 222 (C222) inactiva específicamente GlTIM. La inactivación se correlaciona con las propiedades fisicoquímicas del agente modificante: adición de un grupo de químico no polares, pequeñas C222 reduce la actividad enzimática por una mitad, mientras que con carga negativa, grandes grupos químicos causan inactivación completa. RESULTADOS: En este trabajo utilizamos mutagénesis para ampliar nuestra comprensión de los efectos funcionales y estructurales provocados por la modificación de C222. Con este fin, se caracterizaron seis mutantes GlTIM C222 con cadenas laterales diversas características fisicoquímicas. Encontramos que la polaridad, carga y volumen de la cadena lateral del aminoácido mutante diferencialmente alteran la actividad, la afinidad, la estabilidad y la estructura de la enzima. Los datos muestran la mutagénesis de C222 imita los efectos de la modificación química. La estructura cristalográfica de C222D GlTIM muestra los efectos perjudiciales de la introducción de una carga negativa en la posición 222: la mutación perturba loop 7, una región de la enzima cuya interacción con el ciclo catalítico 6 es esenciales para la estabilidad de TIM, el atascamiento del ligand y la catálisis. La secuencia de aminoácidos de TIM en diversos grupos filogenéticos indica que C222 y sus residuos circundantes son mal conservadas, apoyo la propuesta de que esta región es un buen objetivo para el diseño de fármacos específicos. CONCLUSIONES: Los resultados demuestran que es posible inhibir especies-específico una enzima ubicua, estructuralmente muy conservada por la modificación de un residuo no conservan, no-catalítico a través de la perturbación a largo plazo de regiones esenciales." Background:We have previously proposed triosephosphate isomerase of Giardia lamblia (GlTIM) as a target for rational drug design against giardiasis, one of the most common parasitic infections in humans. Since the enzyme exists in the parasite and the host, selective inhibition is a major challenge because essential regions that could be considered molecular targets are highly conserved. Previous biochemical evidence showed that chemical modification of the non-conserved non-catalytic cysteine 222 (C222) inactivates specifically GlTIM. The inactivation correlates with the physicochemical properties of the modifying agent: addition of a non-polar, small chemical group at C222 reduces the enzyme activity by one half, whereas negatively charged, large chemical groups cause full inactivation.Results:In this work we used mutagenesis to extend our understanding of the functional and structural effects triggered by modification of C222. To this end, six GlTIM C222 mutants with side chains having diverse physicochemical characteristics were characterized. We found that the polarity, charge and volume of the side chain in the mutant amino acid differentially alter the activity, the affinity, the stability and the structure of the enzyme. The data show that mutagenesis of C222 mimics the effects of chemical modification. The crystallographic structure of C222D GlTIM shows the disruptive effects of introducing a negative charge at position 222: the mutation perturbs loop 7, a region of the enzyme whose interactions with the catalytic loop 6 are essential for TIM stability, ligand binding and catalysis. The amino acid sequence of TIM in phylogenetic diverse groups indicates that C222 and its surrounding residues are poorly conserved, supporting the proposal that this region is a good target for specific drug design.Conclusions:The results demonstrate that it is possible to inhibit species-specifically a ubiquitous, structurally highly conserved enzyme by modification of a non-conserved, non-catalytic residue through long-range perturbation of essential regions. © 2013 Hernández-Alcántara et al.
Colaborador(es) u otros Autores:	Torres-Larios Alfredo  Enríquez-Flores Sergio  García-Torres Itzhel  Castillo-Villanueva Adriana  Méndez Sara T  de la Mora-de la Mora Ignacio  Gómez-Manzo Saúl  Torres-Arroyo Angélica  López-Velázquez Gabriel  Reyes-Vivas Horacio  Oria-Hernández Jesús
Fecha de publicación :	2013
Tipo de publicación:	Artículo
Formato:	pdf
Identificador del Recurso :	10.1371/journal.pone.0069031
Fuente:	Plos One 8(7):
URI :	http://repositorio.pediatria.gob.mx:8180/handle/20.500.12103/2833
Idioma:	eng
Aparece en las colecciones:	Artículos

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