nature

当前位置: Nature » 细胞生物学 » 正文

Sci Rep:中科院生化细胞所丁建平研究组揭示人源NAD依赖型异柠檬酸脱氢酶的b和γ亚基的不同生物学功能

摘要 : 2017年1月31日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心丁建平研究组的最新研究成果

2017年1月31日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/上海生物化学与细胞生物学研究所分子生物学国家重点实验室、国家蛋白质科学中心(上海)丁建平研究组的最新研究成果:“The b and g subunits play distinct functional roles in the a2bg heterotetramer of human NAD-dependent isocitrate dehydrogenase。”研究工作揭示了人源NAD依赖型异柠檬酸脱氢酶(NAD-IDH)的b和g 亚基在全酶中行使不同的生物学功能。相关阅读:Sci Rep:中科院生化细胞所丁建平研究组揭示人源NAD依赖型异柠檬酸脱氢酶αγ二聚体别构调节的分子机制

IDH是一类广泛存在于生物体中的酶家族,该酶以NADP或NAD为辅酶催化异柠檬酸(isocitrate,ICT)氧化脱羧生成a-酮戊二酸。真核生物具有NADP和NAD依赖型的两种IDH,其中NADP-IDH存在于细胞浆、线粒体和过氧化物酶体中,被发现主要在细胞抗氧化损伤、活性氧自由基的解毒以及脂肪和胆固醇合成中起重要作用;而NAD-IDH存在于线粒体内,被认为是三羧酸循环的限速酶。

丁建平研究组长期从事真核生物异柠檬酸脱氢酶的结构和功能研究,先后测定了人胞浆NADP-IDH和酵母线粒体NADP-IDH与辅酶、底物、金属离子和产物等复合物的晶体结构,并开展了生化和功能研究,揭示了NADP-IDH发挥生物学功能及其导致疾病发生的分子基础(J. Biol. Chem., 2004; Protein Sci., 2008; Cell Res., 2010)。哺乳动物NAD-IDH是由a、b和g三种亚基以2:1:1的比例组装而成,其中a亚基是催化亚基,参与底物、辅因子、金属离子的结合,而b和g 亚基被认为是调节亚基,可能具有结合调节因子的能力。前期他人研究工作发现,哺乳动物NAD-IDH可以受到柠檬酸CIT、ADP等因子的别构调节,从而改变自身对底物异柠檬酸ICT的亲和力,但不影响最大反应速率。a和b亚基或者a和g 亚基可以形成基本的结构单元、并分别具有一定的活力,ab和ag异元二聚体组装成八聚体全酶发挥功能,但是b和g两种调节亚基在结构和功能上的差异,以及它们进行别构调节的机制还不清楚。

丁建平研究组的助理研究员马腾飞等人系统地研究了人源NAD-IDH全酶以及ab和ag异元二聚体受调节因子激活前后的酶学性质。生化数据表明,ab和ag异元二聚体均具有催化活力,但是表现出不同的酶学性质。ag异元二聚体体现出与全酶相似的酶动力学参数,可以受到CIT和ADP的别构调节,并且可以受到低浓度ATP的激活及高浓度ATP的抑制。与之不同,ab异元二聚体不能被CIT和ADP别构调节,并且只能受到ATP的抑制。通过突变体的实验研究人员还发现,在受调节因子激活前后,ab和ag异元二聚体对全酶酶活力的贡献是相当的,并且都可以通过g 亚基而非b亚基受到CIT和ADP的别构调节。这些研究结果首次阐明了b和g调节亚基在功能上的差异,即在人源NAD-IDH全酶中g亚基发挥调节功能,而b亚基主要在全酶组装中发挥结构功能。

原文链接:

The β and γ subunits play distinct functional roles in the α2βγ heterotetramer of human NAD-dependent isocitrate dehydrogenase

原文摘要:

Human NAD-dependent isocitrate dehydrogenase existing as the α2βγ heterotetramer, catalyzes the decarboxylation of isocitrate into α-ketoglutarate in the Krebs cycle, and is allosterically regulated by citrate, ADP and ATP. To explore the functional roles of the regulatory β and γ subunits, we systematically characterized the enzymatic properties of the holoenzyme and the composing αβ and αγ heterodimers in the absence and presence of regulators. The biochemical and mutagenesis data show that αβ and αγ alone have considerable basal activity but the full activity of α2βγ requires the assembly and cooperative function of both heterodimers. α2βγ and αγ can be activated by citrate or/and ADP, wheras αβ cannot. The binding of citrate or/and ADP decreases the S0.5,isocitrate and thus enhances the catalytic efficiencies of the enzymes, and the two activators can act independently or synergistically. Moreover, ATP can activate α2βγ and αγ at low concentration and inhibit the enzymes at high concentration, but has only inhibitory effect on αβ. Furthermore, the allosteric activation of α2βγ is through the γ subunit not the β subunit. These results demonstrate that the γ subunit plays regulatory role to activate the holoenzyme, and the β subunit the structural role to facilitate the assembly of the holoenzyme.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

热门文章TOP

RSS订阅 - 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容: - 网站地图
网站联系电话:020-87540820 备案号:粤ICP备11050685号-8 增值电信业务经营许可证:粤B2-20120479
©2011-2015 生物帮 All rights reserved.