Role of Subunit D in Ubiquinone-Binding Site of Vibrio cholerae NQR: Pocket Flexibility and Inhibitor Resistance.
Role of Subunit D in Ubiquinone-Binding Site of Vibrio cholerae NQR: Pocket Flexibility and Inhibitor Resistance.
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亚基 D 在霍乱弧菌 NQR 泛醌结合位点中的作用：口袋灵活性和抑制剂抗性。
DOI：
10.1021/acsomega.9b02707
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
4.1
通讯作者：
Juárez,Oscar
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Raba,DanielA;Yuan,Ming;Fang,Xuan;Menzer,WilliamM;Xie,Bing;Liang,Pingdong;Tuz,Karina;Minh,DavidDL;Juárez,Oscar
离子泵 NADH：泛醌脱氢酶 (NQR) 是许多海洋细菌和病原细菌（包括霍乱弧菌）呼吸链的重要组成部分。这种呼吸酶将电子从 NADH 到泛醌 (UQ) 的转移与离子泵送穿过质膜结合起来，产生维持多个稳态过程的梯度。 UQ 在酶内的结合位点是一个重要的功能和结构基序，可用于设计针对病原菌的药物。我们的小组最近在亚基 B 和 D 之间的界面中定位了 UQ 位点，并鉴定了亚基 B 内对 UQ 结合很重要的残基。在这项研究中，我们对位于V亚基D的氨基酸残基进行了丙氨酸扫描诱变。霍乱 NQR，了解它们在 UQ 结合和酶催化中的作用。此外，还进行了分子对接计算，以在原子水平上表征该位点的结构。结果表明，这些位置的突变，特别是残基 P185、L190 和 F193 的突变，会降低 UQ 的周转率并增加 Km。这些突变体还表现出对抑制剂 HQNO 的耐药性增加。数据表明，亚基 D 中的残基发挥着重要的结构作用，将 UQ 限制和定向在催化有利位置。此外，这些残基的突变打开了位点，允许底物和抑制剂同时结合，产生部分抑制，这似乎是铜绿假单胞菌避免自中毒的策略。
The ion-pumping NADH: ubiquinone dehydrogenase (NQR) is a vital component of the respiratory chain of numerous species of marine and pathogenic bacteria, includingVibrio cholerae. This respiratory enzyme couples the transfer of electrons from NADH to ubiquinone (UQ) to the pumping of ions across the plasma membrane, producing a gradient that sustains multiple homeostatic processes. The binding site of UQ within the enzyme is an important functional and structural motif that could be used to design drugs against pathogenic bacteria. Our group recently located the UQ site in the interface between subunits B and D and identified the residues within subunit B that are important for UQ binding. In this study, we carried out alanine scanning mutagenesis of amino acid residues located in subunit D ofV. choleraeNQR to understand their role in UQ binding and enzymatic catalysis. Moreover, molecular docking calculations were performed to characterize the structure of the site at the atomic level. The results show that mutations in these positions, in particular, in residues P185, L190, and F193, decrease the turnover rate and increase the Km for UQ. These mutants also showed an increase in the resistance against the inhibitor HQNO. The data indicate that residues in subunit D fulfill important structural roles, restricting and orienting UQ in a catalytically favorable position. In addition, mutations of these residues open the site and allow the simultaneous binding of substrate and inhibitors, producing partial inhibition, which appears to be a strategy used byPseudomonas aeruginosato avoid autopoisoning.
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