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Structural snapshots of nitrosoglutathione binding and reactivity underlying S-nitrosylation of photosynthetic GAPDH.

光合成GAPDHのS-ニトロソ化の基盤となるニトロソグルタチオン結合と反応性の構造スナップショット (機械翻訳の邦題)

Redox biology2022Mattioli EJ, Rossi J, Meloni M, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
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対象
未確定
出版年
2022
出典
doi.org
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状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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公開

日本語要約(機械生成)

S-ニトロソ化は細胞シグナル伝達において重要な翻訳後修飾であるが、その基質特異性の構造的要因は未解明である。本研究では、クラミドモナス由来の光合成グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(CrGAPA)を用いて、GSNO依存性チオール酸化の分子機構を調べた。GSNOはCrGAPAを可逆的に阻害し、S-ニトロソ化を誘導した。NADP+は部分的に保護するが、基質1,3-ビスホスホグリセリン存在下では阻害は観察されず、触媒Cys149のS-ニトロソ化が不活性化に関与することが示された。NADP+およびNAD+との複合体の結晶構造を決定し、分子動力学シミュレーションとQM/MM計算によりGSNO結合残基と反応機構を解析した。その結果、タンパク質残基がトランスニトロソ化反応の活性化障壁に寄与することが明らかとなり、CrGAPAのGSNO依存性制御への機能的・構造的洞察が得られた。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

S-nitrosylation is a redox post-translational modification widely recognized to play an important role in cellular signaling as it can modulate protein function and conformation. At the physiological level, nitrosoglutathione (GSNO) is considered the major physiological NO-releasing compound due to its ability to transfer the NO moiety to protein thiols but the structural determinants regulating its redox specificity are not fully elucidated. In this study, we employed photosynthetic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase from Chlamydomonas reinhardtii (CrGAPA) to investigate the molecular mechanisms underlying GSNO-dependent thiol oxidation. We first observed that GSNO causes reversible enzyme inhibition by inducing S-nitrosylation. While the cofactor NADP+ partially protects the enzyme from GSNO-mediated S-nitrosylation, protein inhibition is not observed in the presence of the substrate 1,3-bisphosphoglycerate, indicating that the S-nitrosylation of the catalytic Cys149 is responsible for CrGAPA inactivation. The crystal structures of CrGAPA in complex with NADP+ and NAD+ reveal a general structural similarity with other photosynthetic GAPDH. Starting from the 3D structure, we carried out molecular dynamics simulations to identify the protein residues involved in GSNO binding. The reaction mechanism of GSNO with CrGAPA Cys149 was investigated by quantum mechanical/molecular mechanical calculations, which permitted to disclose the relative contribution of protein residues in modulating the activation barrier of the trans-nitrosylation reaction. Based on our findings, we provide functional and structural insights into the response of CrGAPA to GSNO-dependent regulation, possibly expanding the mechanistic features to other protein cysteines susceptible to be oxidatively modified by GSNO.

MeSH

Glyceraldehyde-3-Phosphate DehydrogenasesNADPNitric OxideOxidation-ReductionPhotosynthesisS-NitrosoglutathioneSulfhydryl Compounds

DOI 10.1016/j.redox.2022.102387

PMID 35793584

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