IspH‐Protein von Escherichia coli – Struktur und Mechanismus

Abstract

Alle Eukaryoten und die meisten Prokaryoten benötigen für die Terpenbiosynthese die Isoprenoide Isopentenyldiphosphat (IPP) und Dimethylallyldiphosphat (DMAPP) als Substrate. Tiere bilden diese Metabolite über den MevalonatWeg, [1] wohingegen viele Humanpathogene wie Plasmodium falciparum oder Mycobacterium tuberculosis den wesentlich später entdeckten Methylerythritolphosphat-Weg nutzen. Dieser ist somit ein vielversprechendes Target zur Wirkstoffentwicklung. [2][3][4] Im letzten Schritt dieses Biosynthesewegs reduziert das IspH-Protein in einer Dehydratisierung 1-Hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphat (HMBPP, Abbildung 1 a) zu IPP und DMAPP.[

Biometallorganische Chemie mit IspG und IspH: Struktur, Funktion und Hemmung der an der Isoprenoid‐Biosynthese beteiligten [Fe4S4]‐Proteine

“…[91] Die von IspH katalysierten Reaktionen sind in Schema 13 zusammengefasst. Alle Substrate enthalten eine Diphosphatgruppe, die an die konservierte Diphosphat-Bindungsstelle bindet, [19,47] [5] Im Fall der Fumarase A (FumA) aus E. coli ist das Enzym auch in der Lage, die Hydratation eines Acetylens, Alcetylendicarboxylat, [5,92,93] [98] Ebenso sind die Enzyme Dihydroxysäure-Dehydratase (DHAD) [99] und Isopropylmalat-Isomerase (IPMI) [100] Ziele, um die Biosynthese verzweigtkettiger Aminosäuren in Tuberkulosebakterien (in Makrophagen) zu hemmen und sind als Angriffsstellen für Herbizide interessant; verschiedene Inhibitoren wurden beschrieben. [101] Einige …”

Mechanistic Studies of an IspH‐Catalyzed Reaction: Implications for Substrate Binding and Protonation in the Biosynthesis of Isoprenoids

“…[8,13] A mechanism resembling that of Birch reduction has been proposed for the IspH-catalyzed reaction (Scheme 1 B). [8a,b, 9, 13] However, in view of the close proximity of the C2-C3 double bond of 3 to the unique iron site of the cluster (roughly 2.9-3.0 ) in the crystal structure of the IspH-HMBPP complex (Figure 1) and the results of ENDOR studies of an IspH E126A mutant, [10] an alternative mechanism involving h 2 coordination between the C2-C3 double bond and the reduced [4Fe-4S] + cluster (see 5 in Scheme 1 C) was also proposed.…”

Isoprenoidbiosynthese in pathogenen Bakterien: Nukleare inelastische Streuung ermöglicht Einblicke in den ungewöhnlichen [4Fe‐4S]‐Cluster vom E.‐coli‐Protein LytB/IspH

“…In späteren Verçffentlichungen wurde die Struktur von HMBPP-gebundenem LytB von E. coli zu einer Struktur mit einem [4Fe-4S]-Cluster verfeinert. [9] Ebenso wurde von zwei Strukturen von LytB mit dem [4Fe-4S]-Cluster gebunden an (E)-4-Amino-3-methylbut-2-en-1-yl diphosphat (4)o der (E)-4-Mercapto-3-methylbut-2-en-1-yl-diphosphat (5), zwei Analoge zu HMBPP,b erichtet. [10] Für diese Amino-und Thiolanaloge von HMPBB wurde gezeigt, dass sie mit K i = 20 nm bzw.…”

“…Abbildung 3e nthält die Resultate der berechneten NISDaten basierend auf den Rçntgenkristallographiedaten. [9,10,20] Es zeigt sich eine angemessene Übereinstimmung zwischen berechneten und experimentellen Daten, die Abweichungen führen wir auf das Vorhandensein von leicht unterschiedlichen Proteinkonformationen in Proteinkristallen und -lç-sungen zurück. Für LytB gebunden an 4 wurde ebenfalls ein NIS-Datensatz, basierend auf der kürzlich von den Gruppen von Groll und Oldfield publizierten Struktur (siehe Abbildung S4 ci nd en Hintergrundinformationen) berechnet.…”

“…Ausder pDOS ist es mçglich, den Lamb-Mçßbauer-Faktor (f LM )u nd verschiedene weitere thermodynamische Parameter,w ie die mittlere quadratische Auslenkung (j x j), die mittlere innere Energie (U), die spezifische Wärmekapazität (c V ), die Entropie (S vib ), die freie Abbildung 3. Simulierte NIS-Daten bestimmt mittels QM/MM-Rechnungen basierend auf den Kristallstrukturen des aktiven Zentrums bzw.der Inhibitorkomplexe:a )LytB mit Substrat 3 (3KE8.pdb), [9] b) LytB mit Inhibitor 4 (3ZGL.pdb) [20] und c) LytB mit Inhibitor 5 (4H4E.pdb). [10] Fe braun, Sgelb, Orot, Cgrau, Hweiß, Nblau, Plila.…”