High-resolution crystal structures reveal plasticity in the metal binding site of apurinic/apyrimidinic endonuclease I.
High-resolution crystal structures reveal plasticity in the metal binding site of apurinic/apyrimidinic endonuclease I.
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DOI：
10.1021/bi500676p
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发表时间：
2014-10-21
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Georgiadis, Millie M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
He, Hongzhen;Chen, Qujia;Georgiadis, Millie M.
无嘌呤/无嘧啶核酸内切酶 I (APE1) 是一种必需的碱基切除修复酶，可催化 Mg2+ 依赖性反应，其中磷酸二酯主链在双链 DNA 中脱碱基位点的 5' 处被切割。已提出该反应涉及与活性位点结合的一种或两种金属离子。在本研究中，我们报告了分别在 1.4、2.2 和 1.65 Å 处测定的 Mg2+、Mn2+ 和 apo-APE1 的晶体结构，代表了迄今为止报道的 APE1 的两种最高分辨率结构。在我们的结构中，观察到由 D70 和 E96 配位的单个有序 Mn2+ 离子； Mg2+ 位点表现出无序，模型为由 D70 和 E96 或单独的 E96 协调的两个紧密定位的位点。通过差示扫描荧光测定法对野生型、D70A 和 E96A APE1 进行直接金属结合分析，表明 D70 和 E96 在 Mg2+ 或 Mn2+ 与 APE1 结合中发挥作用。与 Mg2+ 与活性位点结合所表现出的紊乱一致，观察到 E96 的两种不同构象与 Mg2+ 配位。 apo 结构中 E96 的第三种构象与 APE1-DNA-Mg2+ 复合物结构中观察到的相似。因此，Mg2+在这些晶体结构中APE1活性位点内三个不同位置的结合直接对应于E96的三种不同构象。总而言之，我们的结果与 D70 和 E96 最初捕获金属以及 E96 在活性位点的结构可塑性促进的 Mg2+ 重新定位一致。
Apurinic/apyrimidinic endonuclease I (APE1) is an essential base excision repair enzyme that catalyzes a Mg2+-dependent reaction in which the phosphodiester backbone is cleaved 5′ of an abasic site in duplex DNA. This reaction has been proposed to involve either one or two metal ions bound to the active site. In the present study, we report crystal structures of Mg2+, Mn2+, and apo-APE1 determined at 1.4, 2.2, and 1.65 Å, respectively, representing two of the highest resolution structures yet reported for APE1. In our structures, a single well-ordered Mn2+ ion was observed coordinated by D70 and E96; the Mg2+ site exhibited disorder modeled as two closely positioned sites coordinated by D70 and E96 or E96 alone. Direct metal binding analysis of wild-type, D70A, and E96A APE1, as assessed by differential scanning fluorimetry, indicated a role for D70 and E96 in binding of Mg2+ or Mn2+ to APE1. Consistent with the disorder exhibited by Mg2+ bound to the active site, two different conformations of E96 were observed coordinated to Mg2+. A third conformation for E96 in the apo structure is similar to that observed in the APE1–DNA–Mg2+ complex structure. Thus, binding of Mg2+ in three different positions within the active site of APE1 in these crystal structures corresponds directly with three different conformations of E96. Taken together, our results are consistent with the initial capture of metal by D70 and E96 and repositioning of Mg2+ facilitated by the structural plasticity of E96 in the active site.
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影响因子：
5.6
作者：
Kim WC;Berquist BR;Chohan M;Uy C;Wilson DM 3rd;Lee CH
通讯作者：
Lee CH
DOI：
10.1016/j.mrfmmm.2008.04.008
发表时间：
2008-08-25
影响因子：
2.3
作者：
Georgiadis, M. M.;Luo, M.;Kelley, M. R.
通讯作者：
Kelley, M. R.
DOI：
10.1073/pnas.88.24.11450
发表时间：
1991-12-01
影响因子：
11.1
作者：
DEMPLE, B;HERMAN, T;CHEN, DS
通讯作者：
CHEN, DS
影响因子：
11.4
作者：
Gorman, MA;Morera, S;Freemont, PS
通讯作者：
Freemont, PS
DOI：
10.1107/s0907444913027042
发表时间：
2013-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Manvilla, Brittney A.;Pozharski, Edwin;Drohat, Alexander C.
通讯作者：
Drohat, Alexander C.