High Resolution Crystal Structures of Human Rab5a and Five Mutants with Substitutions in the Catalytically Important Phosphate-binding Loop*
High Resolution Crystal Structures of Human Rab5a and Five Mutants with Substitutions in the Catalytically Important Phosphate-binding Loop*
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人 Rab5a 和五种突变体的高分辨率晶体结构，在催化重要的磷酸盐结合环中具有取代作用*
DOI：
--
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发表时间：
2003
影响因子：
4.8
通讯作者：
Xuejun C. Zhang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Zhu;Jian Liu;S. Terzyan;Peng Zhai;Guangpu Li;Xuejun C. Zhang
本文报道了Rab5a野生型和5个磷酸结合环突变变异体的GTP酶结构域的晶体结构，分辨率高达1.5Å。特别有趣的是，A30P突变体分别与GDP、GDP+AlF3和真正的GTP形成络合物。另一种变体晶体是在与非水解性GTP类似物GppNHp的络合物中得到的。所有的结构都是以相同的晶体形式解决的，这为比较不同催化速率的小GTP酶的结构提供了一个不同寻常的机会。A30P突变体的GTP酶活性显著降低，并形成了一种足够稳定的GTP结合络合物，可用于晶体分析。重要的是，与GDP和AlF3结合的A30P结构在没有GTP酶激活蛋白的情况下已经解决，它可能类似于过渡态中间体。观察到GTP结合型和过渡态中间体之间的构象变化，主要是在包含催化Gln79残基的Switch II区域，而不依赖于A30P突变引起的P-环的局部变化。这些结构表明P-环主链酰胺基具有重要的催化作用，该基团在A30P突变体中被消除，并支持GTP酶介导的GTP水解的过渡态具有相当大的解离特性的观点。
GTPase domain crystal structures of Rab5a wild type and five variants with mutations in the phosphate-binding loop are reported here at resolutions up to 1.5 Å. Of particular interest, the A30P mutant was crystallized in complexes with GDP, GDP+AlF3, and authentic GTP, respectively. The other variant crystals were obtained in complexes with a non-hydrolyzable GTP analog, GppNHp. All structures were solved in the same crystal form, providing an unusual opportunity to compare structures of small GTPases with different catalytic rates. The A30P mutant exhibits dramatically reduced GTPase activity and forms a GTP-bound complex stable enough for crystallographic analysis. Importantly, the A30P structure with bound GDP plus AlF3has been solved in the absence of a GTPase-activating protein, and it may resemble that of a transition state intermediate. Conformational changes are observed between the GTP-bound form and the transition state intermediate, mainly in the switch II region containing the catalytic Gln79 residue and independent of A30P mutation-induced local alterations in the P-loop. The structures suggest an important catalytic role for a P-loop backbone amide group, which is eliminated in the A30P mutant, and support the notion that the transition state of GTPase-mediated GTP hydrolysis is of considerable dissociative character.
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