Regulatory and catalytic mechanisms of oligopeptidases  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
46057
Type K
Principal investigator Polgár, László
Title in Hungarian Oigopeptidázok regulációs és katalitikus mechanizmusa
Title in English Regulatory and catalytic mechanisms of oligopeptidases
Panel Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent Institute of Enzymology, BRC, Hungarian Academy of Sciences
Participants Juhász, Tünde
Kiss, András László
Renner, Veronika
Szeltner, Zoltán
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 13.416
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Az oligopeptidázok csak kisebb peptideket hidrolizálnak. Ennek okát a proliloligopeptidáz (POP) enzimnél vizsgáltuk, amelynek fontos szerepe van a központi idegrendszer működésében. Az általunk meghatározott kristályszerkezet azt mutatta, hogy az enzim egy peptidáz és egy propeller doménből áll, és az utóbbi gátolja a nagyobb szubsztrátoknak az aktív centrumhoz való jutását. Diszulfid keresztkötésekkel és stabilitás vizsgálatokkal kimutattuk, hogy a zárt propeller nem engedheti be a szubsztrátot, az csak a két domén között, azok flexibilitása réven juthat az aktív centrumhoz. Az itt megnyíló kapu azonban kiszűri a fehérjéket. Kimutattuk továbbá, hogy a valproinsav, a depresszió egyik gyógyszere, gátolja az enzim működését. Ugyancsak megállapítottuk, hogy a POP családba tartozó PREPL fehérje, melynek hiánya súlyos betegséget okoz, nem rendelkezik hidrolitikus aktivitással. Egy másik, szintén a POP családba tartozó enzimről, az acilaminoacil peptidázról kimutattuk, hogy a katalízisben résztvevő oxianion kötőhely működését jelentősen károsítja egy a kötőhelyen kívüli aminosav mutációja. Röntgen krisztallográfiával igazoltuk, hogy a mutáció megváltoztatja a kötőhely szerkezetét. Lényeges különbséget találtunk az emlős és egy bakteriális acilaminoacil peptidáz között. Míg az emlős enzim valódi exopeptidáz, acilaminosavat hasít le a peptidlánc végéről, addig a bakteriális enzim endopeptidáz aktivitással is rendelkezik. Ez arra mutat, hogy az enzim a fejlődés során specializálódott.
Results in English
Oligopeptidases hydrolyze small peptides only. The reason of the limitation was studied using prolyloligopeptidase (POP), which is involved in the function of the central nervous system. As we have shown the enzyme is composed of a peptidase and a propeller domain, the latter preventing the access of the substrate to the active site. Using disulfide cross-linking, molecular dynamics calculations and stability investigations, we have demonstrated that the substrate enters the active site between the domains, thanks to the flexibility of the protein. This gate, however, excludes the protein from the catalytic centre. We have also demonstrated that valproic acid, a drug for treating bipolar depression, inhibits POP. Furthermore, the PREPL protein of the POP family, the lack of which causes serious illness, was shown to be inactive. Acylaminoacyl peptidase, an important member of POP family, has also been investigated. A mutation outside the oxyanion binding site considerably impaired the catalytic activity due to a distortion in the structure of the oxyanion binding site, as demonstrated by X-ray crystallography. A significant difference was observed between the mammalian and a bacterial acylaminoacyl peptidase. While the mammalian enzyme proved to be a true exopeptidase cleaving acylaminoacid from the N-terminus of peptides, the bacterial enzyme also displayed endopeptidase activity, indicating that the enzyme specialized during evolution.
Full text http://real.mtak.hu/1281/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gouvea, I.E., Judice, W.A.S., Cezari, M.H.S., Juliano, M.A., Juhász, T., Szeltner, Z., Polgár, L., and Juliano,L.: Kosmotropic salt activation and substrate specificity of poliovirus 3C., Biochemistry 45, 12083-12089, 2006
Polgár, L.: Catalytic mechanisms of serine and threonine peptidases., In: Handbook of Proteolytic Enzymes, 2 edn (Barrett,A.J., Rawlings,N.D. & Woessner,J.F. eds), chapter 439, p.1440-1448, Elsevier, London., 2004
Polgár, L.: Catalytic mechanisms of cysteine peptidases, Handbook of Proteolytic Enzymes, 2 edn (Barrett,A.J., Rawlings,N.D. & Woessner,J.F. eds), chapter 332, p.1072-1079, Elsevier, London., 2004
Wright, H., Szeltner, Z., Kiss, A., Polgár, L., and Fülöp, V.: Determination of the structure of serine-type protease acylaminoacyl peptidase, Acta Cryst. A60, s176, 2004
Juhász, T., Szeltner, Z., Fülöp, V., and Polgár, L.: Unclosed -propellers display stable structures: Implications for substrate access to the active site of prolyl oligopeptidase, J. Mol. Biol. 346, 907-917., 2005
Cheng, L., Lumb, M., Polgár, L., and Mudge A.W.: How can the mood stabilizer VPA limit both mania and depression., Molec. Cell. Neurosci. 29, 155-161., 2005
Fuxreiter, M., Magyar, C., Juhász, T., Szeltner, Z., Polgár, L., and Simon, I.: Flexibility of prolyl oligopeptidase: molecular dynamics and molecular framework analysis of the potential substrate pathways, Proteins 60, 504-512, 2005
Polgár, L.: The catalytic triad of serine peptidases., Cell. Mol. Life Sci. 62, 2161-2172, 2005
Szeltner, Z., Alshafee, I., Juhász, Z., Parvari, R., and Polgár, L: The PREPL A protein, a new member of the prolyl oligopeptidase family, lacking catalytic activity., Cell. Mol. Life Sci. 62, 2376-2381, 2005
Olah, J., Orosz, F., Puskas, L.G., Hackler, L., Jr., Horanyi, M., Polgar, L., Hollan, S., and Ovadi, J.: Triosephosphate isomerase deficiency: consequences of an inherited mutation at mRNA, protein and metabolic levels., Biochem. J. 392, 675-683, 2005
Wright, H., Kiss, A.L., Szeltner, Z., Polgár, L., and Fülöp, V: Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the porcine acylaminoacyl peptidase., Acta Cryst. F61, 942-944, 2005
Juhász, T., Szeltner, Z., and Polgár, L.: Properties of the prolyl oligopeptidase homologue from Pyrococcus furiosus., FEBS Lett. 580, 3493-3497, 2006
Kiss, A.L., Hornung, B., Rádi, K., Gengeliczki, Z., Sztáray, B., Juhász, T., Szeltner, Z., Harmat, V., and Polgár, L.: The acylaminoacyl peptidase from Aeropyrum pernix K1 thought to be an exopeptidase displays endopeptidase activity., J. Mol. Biol. 368, 509-520., 2007
Kiss, A. L., Szeltner, Z., Fülöp, V., and Polgár, L.: His507 of acylaminoacyl peptidase stabilizes the active site conformation, not the catalytic intermediate, FEBS Lett. 571, 17-20., 2004
Szeltner, Z., Rea, D., Renner, V., Juhász, T., Fülöp, V., and Polgár,: Concerted structural changes in the peptidase and the propeller domains of prolyl oligopeptidase are required for substrate binding., J. Mol. Biol. 340, 627-637., 2004
Juhász, T., Szeltner, Z., and Polgár, L.: Truncated prolyl oligopeptidase from Pyrococcus furiosus., Proteins 69, 633-643., 2007
Gorrão, S.S., Hemerly, J.P., Lima, A.R., Melo, R.L., Szeltner, Z., Polgár, L., Juliano, M.A., Juliano, L.: Fluorescence resonance energy transfer (FRET) peptides and cycloretro-inverso peptides derived from bradykinin as substrates and inhibitors of prolyl oligopeptidase., Peptides 28, 2146-2154, 2007
Szeltner, Z., and Polgár, L.: Structure, function and biological relevance of prolyl oligopeptidase., Curr. Prot. Pept. Sci. 9, (közlésre elfogadva)., 2008
Kiss, A.L, Palló, A., Náray-Szabó, G., Harmat, V. and Polgár, L: Structural and kinetic contribution of the oxyanion binding site to the catalytic activity of acylaminoacyl peptidase., J. Strut. Biol. (közlésre elfogadva)., 2008



Back »