Redox-induced changes in flavin structure and roles of flavin N(5) and the ribityl 2'-OH group in regulating PutA--membrane binding.
Redox-induced changes in flavin structure and roles of flavin N(5) and the ribityl 2'-OH group in regulating PutA--membrane binding.
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氧化还原诱导的黄素结构变化以及黄素 N(5) 和 ribityl 2-OH 基团在调节 PutA-膜结合中的作用。
DOI：
10.1021/bi061935g
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发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Becker,DonaldF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang,Weimin;Zhang,Min;Zhu,Weidong;Zhou,Yuzhen;Wanduragala,Srimevan;Rewinkel,Dustin;Tanner,JohnJ;Becker,DonaldF
PutA是大肠杆菌中一种新的黄素蛋白，它从转录抑制因子转变为膜结合的脯氨酸分解代谢酶。先前在氧化条件下对PutA脯氨酸脱氢酶（PRODH）结构域的晶体学研究表明，FAD N（5）和核糖基2 '-OH基团分别与Arg 431和Arg 556形成氢键。在这里，我们确定了PutA PRODH活性位点的分子相互作用，PutA的氧化还原依赖性功能开关的基础。我们报告PRODH结构域的减少诱导FAD辅因子的主要结构变化，包括异咯嗪环沿着N（5）−N（10）轴的22°弯曲，核糖基链上部的曲轴旋转，以及涉及核糖基2 '-OH基团、FAD N（1）和Gly 435的新氢键网络的形成。使用FAD类似物和定点突变测试了FAD 2 '-OH基团和FAD N（5）− Arg 431氢键对在调节氧化还原依赖性PutA−膜缔合中的作用。对修饰的PutA蛋白的动态膜结合测量和基于细胞的报告基因测定表明，破坏FAD N（5）− Arg 431相互作用会损害PutA−膜结合的还原活化。我们还表明，FAD 2 '-OH基团作为一个氧化还原敏感的切换开关，控制PutA−膜结合。这些结果说明了一个新的多功能性的核糖基链黄素蛋白的机制。
PutA is a novel flavoprotein inEscherichia colithat switches from a transcriptional repressor to a membrane-bound proline catabolic enzyme. Previous crystallographic studies of the PutA proline dehydrogenase (PRODH) domain under oxidizing conditions revealed that FAD N(5) and the ribityl 2‘-OH group form hydrogen bonds with Arg431 and Arg556, respectively. Here we identify molecular interactions in the PutA PRODH active site that underlie redox-dependent functional switching of PutA. We report that reduction of the PRODH domain induces major structural changes in the FAD cofactor, including a 22° bend of the isoalloxazine ring along the N(5)−N(10) axis, crankshaft rotation of the upper part of the ribityl chain, and formation of a new hydrogen bond network involving the ribityl 2‘-OH group, FAD N(1), and Gly435. The roles of the FAD 2‘-OH group and the FAD N(5)−Arg431 hydrogen bond pair in regulating redox-dependent PutA−membrane associations were tested using FAD analogues and site-directed mutagenesis. Kinetic membrane binding measurements and cell-based reporter gene assays of modified PutA proteins show that disrupting the FAD N(5)−Arg431 interaction impairs the reductive activation of PutA−membrane binding. We also show that the FAD 2‘-OH group acts as a redox-sensitive toggle switch that controls PutA−membrane binding. These results illustrate a new versatility of the ribityl chain in flavoprotein mechanisms.
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DOI：
10.1073/pnas.90.16.7523
发表时间：
1993-08-15
影响因子：
11.1
作者：
KIM, JJP;WANG, M;PASCHKE, R
通讯作者：
PASCHKE, R
影响因子：
5.6
作者：
KARPLUS, PA;SCHULZ, GE
通讯作者：
SCHULZ, GE
DOI：
10.1073/pnas.93.25.14355
发表时间：
1996-12-10
影响因子：
11.1
作者：
Roberts, DL;Frerman, FE;Kim, JJP
通讯作者：
Kim, JJP
PutA 蛋白的构象变化和膜缔合与脯氨酸对其 FAD 辅因子的还原一致。
DOI：
10.1016/s0021-9258(18)52967-7
发表时间：
1993
期刊：
The Journal of biological chemistry
影响因子：
--
作者：
E. Brown;J. M. Wood
通讯作者：
J. M. Wood
影响因子：
5.6
作者：
MATTEVI, A;SCHIERBEEK, AJ;HOL, WGJ
通讯作者：
HOL, WGJ