Az enzim és nukleotid közötti pi-pi kölcsönhatás katalizálja a foszfát-észter hidrolízist dUTPázban  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
85165
típus PUB-C
Vezető kutató Tóth Judit
magyar cím Az enzim és nukleotid közötti pi-pi kölcsönhatás katalizálja a foszfát-észter hidrolízist dUTPázban
Angol cím Aromatic stacking between nucleobase and enzyme promotes phosphate ester hydrolysis in dUTPase
magyar kulcsszavak dUTPáz
angol kulcsszavak dUTPase, aromatic interaction, nucleotide hydrolysis
megadott besorolás
Általános biokémia és anyagcsere (Orvosi és Biológiai Tudományok)100 %
Ortelius tudományág: Enzimológia
zsűri Publikációs bizottság
Kutatóhely MTA SzBK Enzimológiai Intézet
projekt kezdete 2011-02-01
projekt vége 2011-12-31
aktuális összeg (MFt) 0.360
FTE (kutatóév egyenérték) 0.00
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az aromás kölcsönhatások a molekuláris felismerésben közismerten fontosak, az enzimkatalízisben betöltött szerepüket azonban kevésbé vizsgálták. Ebben a cikkben arról írunk, hogy egy, a dUTPáz és nukleotid szubsztrátja közötti konzervált aromás kölcsönhatás nagyban hozzájárul a nukleotid hidrolízis reakció asszociatív típusú átmeneti állapotának stabilizálásához. Az aromás átlapolás katalízisre gyakorolt hatása érdekes abból a szempontból, hogy a kölcsönhatásban résztvevő aromás uracil meglehetősen távol helyezkedik el az alfa-foszfát csoportnál kialakuló katalitikus centrumtól. Krisztallográfiai, gyorskinetikai és optikai spektroszkópiai módszerek, valamint termodinamikai számolások alkalmazásával állítottunk fel egy olyan lehetséges mechanizmust, amely a távoli pi-pi kölcsönhatás hidrolízisre gyakorolt sebességnövelő hatását magyarázza. A többi nukleotidot hidrolizáló enzimben gyakran fordul elő a dUTPázban találhatóhoz hasonlóan pozicionált aromás kölcsönhatás. Ez azt sejteti, hogy az általunk itt leírt jelenség nem egyedülálló, hanem az enzimatikus foszfát-észter hidrolízis mechanizmusának általános részét képezi.
angol összefoglaló
Aromatic interactions are well-known players in molecular recognition but their catalytic role in biological systems is less documented. Here, we report that a conserved aromatic stacking interaction between dUTPase and its nucleotide substrate largely contributes to the stabilization of the associative type transition state of the nucleotide hydrolysis reaction. The effect of the aromatic stacking on catalysis is peculiar in that uracil, the aromatic moiety influenced by the aromatic interaction is relatively distant from the site of hydrolysis at the alpha-phosphate group. Using crystallographic, kinetics, optical spectroscopy and thermodynamics calculation approaches we delineate a possible mechanism by which rate acceleration is achieved through the remote pi - pi interaction. The abundance of similarly positioned aromatic interactions in various nucleotide hydrolyzing enzymes (e. g. most families of ATPases) raises the possibility of the reported phenomenon being a general component of the enzymatic catalysis of phosphate ester hydrolysis.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Az alábbi eredmények publikálása megtörtént: Az aromás kölcsönhatások a molekuláris felismerésben közismerten fontosak, az enzimkatalízisben betöltött szerepüket azonban kevésbé vizsgálták. Ebben a cikkben arról írunk, hogy egy, a dUTPáz és nukleotid szubsztrátja közötti konzervált aromás kölcsönhatás nagyban hozzájárul a nukleotid hidrolízis reakció asszociatív típusú átmeneti állapotának stabilizálásához. Az aromás átlapolás katalízisre gyakorolt hatása érdekes abból a szempontból, hogy a kölcsönhatásban résztvevő aromás uracil meglehetősen távol helyezkedik el az alfa-foszfát csoportnál kialakuló katalitikus centrumtól. Krisztallográfiai, gyorskinetikai és optikai spektroszkópiai módszerek, valamint termodinamikai számolások alkalmazásával állítottunk fel egy olyan lehetséges mechanizmust, amely a távoli pi-pi kölcsönhatás hidrolízisre gyakorolt sebességnövelő hatását magyarázza. A többi nukleotidot hidrolizáló enzimben gyakran fordul elő a dUTPázban találhatóhoz hasonlóan pozicionált aromás kölcsönhatás. Ez azt sejteti, hogy az általunk itt leírt jelenség nem egyedülálló, hanem az enzimatikus foszfát-észter hidrolízis mechanizmusának általános részét képezi.
kutatási eredmények (angolul)
Aromatic interactions are well-known players in molecular recognition but their catalytic role in biological systems is less documented. Here, we report that a conserved aromatic stacking interaction between dUTPase and its nucleotide substrate largely contributes to the stabilization of the associative type transition state of the nucleotide hydrolysis reaction. The effect of the aromatic stacking on catalysis is peculiar in that uracil, the aromatic moiety influenced by the aromatic interaction is relatively distant from the site of hydrolysis at the alpha-phosphate group. Using crystallographic, kinetics, optical spectroscopy and thermodynamics calculation approaches we delineate a possible mechanism by which rate acceleration is achieved through the remote  -  interaction. The abundance of similarly positioned aromatic interactions in various nucleotide hydrolyzing enzymes (e. g. most families of ATPases) raises the possibility of the reported phenomenon being a general component of the enzymatic catalysis of phosphate ester hydrolysis.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=85165
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Pecsi I, Leveles I, Harmat V, Vertessy BG, Toth J: Aromatic stacking between nucleobase and enzyme promotes phosphate ester hydrolysis in dUTPase, Nucleic Acid Research, 2011




vissza »