Protein NMR Studies of Substrate Binding to Human Blood Group A and B Glycosyltransferases
Protein NMR Studies of Substrate Binding to Human Blood Group A and B Glycosyltransferases
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与人血型 A 和 B 糖基转移酶结合的底物的蛋白质核磁共振研究
DOI：
10.1002/cbic.201700025
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
3.2
通讯作者：
Peters
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Weissbach;Flügge;Begemann;Palcic;Peters
通过各种蛋白质核磁共振实验，研究了供体和受体底物与人血型 A和B糖基转移酶的结合。先前的结晶学研究表明，在没有底物的情况下，这些酶采用开放的构象。与供体底物UDP-Gal或UDP的结合可诱导半闭合构象。在供体和受体底物同时存在的情况下，酶向封闭的构象转变，内环和C末端残基有序，然后完全覆盖供体结合口袋。均一的2H，15N标记的GTA或GTB与UDP的化学位移滴定影响了1H，15N - 谱中约20%的相声，反映了酶的显著可塑性。另一方面，正是这种构象灵活性阻碍了NH主干的分配。用δ1-[13C]甲基ILE标记的样品进行的化学位移扰动实验显示，两个ILE残基-Ile123位于UDP结合口袋的底部，Ile192作为内部环的一部分-在UDP和H-二糖的逐步添加时受到显著干扰，也揭示了远程扰动。最后，基于甲基TROSY的弛豫色散实验没有揭示出微到毫秒的时间尺度运动。虽然这项研究揭示了GTA和GTB的大量构象可塑性，但底物的结合如何将酶转换到催化活性状态仍然是个谜。
Donor and acceptor substrate binding to human blood group A and B glycosyltransferases (GTA, GTB) has been studied by a variety of protein NMR experiments. Prior crystallographic studies had shown these enzymes to adopt an open conformation in the absence of substrates. Binding either of the donor substrate UDP‐Gal or of UDP induces a semiclosed conformation. In the presence of both donor and acceptor substrates, the enzymes shift towards a closed conformation with ordering of an internal loop and the C‐terminal residues, which then completely cover the donor‐binding pocket. Chemical‐shift titrations of uniformly2H,15N‐labeled GTA or GTB with UDP affected about 20 % of all crosspeaks in1H,15N TROSY‐HSQC spectra, reflecting substantial plasticity of the enzymes. On the other hand, it is this conformational flexibility that impedes NH backbone assignments. Chemical‐shift‐perturbation experiments with δ1‐[13C]methyl‐Ile‐labeled samples revealed two Ile residues—Ile123 at the bottom of the UDP binding pocket, and Ile192 as part of the internal loop—that were significantly disturbed upon stepwise addition of UDP and H‐disaccharide, also revealing long‐range perturbations. Finally, methyl TROSY‐based relaxation dispersion experiments do not reveal micro‐ to millisecond timescale motions. Although this study reveals substantial conformational plasticity of GTA and GTB, the matter of how binding of substrates shifts the enzymes into catalytically competent states remains enigmatic.
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