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The active site of the Mycobacterium tuberculosis branched-chain amino acid biosynthesis enzyme dihydroxyacid dehydratase contains a 2Fe-2S cluster.

結核菌の分岐鎖アミノ酸生合成酵素ジヒドロキシ酸デヒドラターゼの活性部位は2Fe-2Sクラスターを含む (機械翻訳の邦題)

The Journal of biological chemistry2019Bashiri G, Grove TL, Hegde SS, 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
2019
出典
doi.org
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有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

結核菌の必須酵素であるジヒドロキシ酸デヒドラターゼ(DHAD)を嫌気条件下で構造・機能解析した。1.88Å分解能の結晶構造から、活性部位に2Fe-2Sクラスターが存在し、鉄配位子の一つが交換可能な水分子または水酸化物であることを明らかにした。UVおよびEPR分光法により基質がクラスターに直接結合または近接することが示唆された。速度論的解析から触媒機構に二つのイオン化基が関与し、Ser-491と鉄結合水/水酸化物と推定した。変異導入実験でSer-491の必須性を確認し、ドッキング計算でプロトン引き抜きに適した位置にあることを示した。また、クラスターから6.5Å離れたMg2+イオンが基質結合に重要であり、基質進入経路を同定した。さらに、除草剤アスペルテリン酸がDHADを阻害し、抗結核薬開発のリード化合物となる可能性を示した。

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

Iron-sulfur clusters are protein cofactors with an ancient evolutionary origin. These clusters are best known for their roles in redox proteins such as ferredoxins, but some iron-sulfur clusters have nonredox roles in the active sites of enzymes. Such clusters are often prone to oxidative degradation, making the enzymes difficult to characterize. Here we report a structural and functional characterization of dihydroxyacid dehydratase (DHAD) from Mycobacterium tuberculosis (Mtb), an essential enzyme in the biosynthesis of branched-chain amino acids. Conducting this analysis under fully anaerobic conditions, we solved the DHAD crystal structure, at 1.88 Å resolution, revealing a 2Fe-2S cluster in which one iron ligand is a potentially exchangeable water molecule or hydroxide. UV and EPR spectroscopy both suggested that the substrate binds directly to the cluster or very close to it. Kinetic analysis implicated two ionizable groups in the catalytic mechanism, which we postulate to be Ser-491 and the iron-bound water/hydroxide. Site-directed mutagenesis showed that Ser-491 is essential for activity, and substrate docking indicated that this residue is perfectly placed for proton abstraction. We found that a bound Mg2+ ion 6.5 Å from the 2Fe-2S cluster plays a key role in substrate binding. We also identified a putative entry channel that enables access to the cluster and show that Mtb-DHAD is inhibited by a recently discovered herbicide, aspterric acid, that, given the essentiality of DHAD for Mtb survival, is a potential lead compound for the design of novel anti-TB drugs.

MeSH

Amino Acids, Branched-ChainBinding SitesHydro-LyasesIron-Sulfur ProteinsModels, MolecularMolecular ConformationMycobacterium tuberculosis

DOI 10.1074/jbc.ra119.009498

PMID 31315931

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