Intrinsic domain and loop dynamics commensurate with catalytic turnover in an induced-fit enzyme.
Intrinsic domain and loop dynamics commensurate with catalytic turnover in an induced-fit enzyme.
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DOI：
10.1016/j.str.2009.08.014
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发表时间：
2009-10-14
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Skalicky JJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Davulcu O;Flynn PF;Chapman MS;Skalicky JJ
精氨酸激酶催化三磷酸腺苷和精氨酸之间的可逆磷酸化转移，缓冲细胞内的三磷酸腺苷浓度。无底物和结合酶的结构突出了人们认为在催化循环中发生的一系列构象变化。在这里，核磁共振被用来表征多个时间尺度上的内在主干动力学。弛豫弥散表明N-末端结构域的刚体运动和I182-G209环中的柔性动力学，两者都以与kcat相称的毫秒速率进行，这意味着在催化作用下，两者都可能是速率限制。Lipari-Szabo分析表明，在V308-V322循环中，骨架在纳秒时间尺度上是灵活的，而其余的酶在这个时间尺度上是更刚性的。因此，本征动力学在与构象变化独立相关的区域中最为突出。无底物酶可以采样不同构象的集合，其中的一个子集在底物结合时被选择，关键的活性部位残基被适当地配置用于结合和催化。
Arginine kinase catalyzes reversible phosphoryl transfer between ATP and arginine, buffering cellular ATP concentrations. Structures of substrate-free and -bound enzyme have highlighted a range of conformational changes thought to occur during the catalytic cycle. Here, NMR is used to characterize the intrinsic backbone dynamics over multiple timescales. Relaxation dispersion indicates rigid-body motion of the N-terminal domain and flexible dynamics in the I182-G209 loop, both at milli-second rates commensurate with kcat, implying that either might be rate limiting upon catalysis. Lipari-Szabo analysis indicates backbone flexibility on the nanosecond timescale in the V308-V322 loop, while the rest of the enzyme is more rigid in this timescale. Thus, intrinsic dynamics are most prominent in regions that have been independently implicated in conformational changes. Substrate-free enzyme may sample an ensemble of different conformations, of which a subset are selected upon substrate binding, with critical active site residues appropriately configured for binding and catalysis.
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