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Título : Structural and functional perturbation of Giardia lamblia triosephosphate isomerase by modification of a non-catalytic, non-conserved region.
Creador: Hernández Alcántara, Gloria
Nivel de acceso: Open access
Palabras clave : Biocatálisis
Secuencia Conservada
Cristalografía por Rayos X
Estabilidad de Enzimas
Giardia lamblia - enzimología
Glicolatos - metabolismo
Cinética
Modelos Moleculares
Mutagénesis Sitio-Dirigida
Mutación
Conformación Proteica
Proteínas Recombinantes - química
Proteínas Recombinantes - genética
Proteínas Recombinantes - metabolismo
Análisis Espectral
Triosa fosfato isomerasa / química * Triosa fosfato isomerasa genética Triosa fosfato isomerasa / metabolismo * "
Biocatalysis
Conserved Sequence
Crystallography, X-Ray
Enzyme Stability
Giardia lamblia - enzymology
Glycolates - metabolism Kinetics
Models, Molecular
Mutagenesis, Site-Directed
Mutation
Protein Conformation
Recombinant Proteins - chemistry
Recombinant Proteins - genetics
Recombinant Proteins - metabolism
Spectrum Analysis
Triosa-Fosfato Isomerasa - chemistry
Triosa-Fosfato Isomerasa - genetics
Triosa-Fosfato Isomerasa - metabolism
Giardiasis
Giardia
Triosafosfato Isomerasa
Cinética
Biocatálisis
química
genética
metabolismo
Giardiasis
Giardia
Triosafosfato Isomerasa
Cinetics
Biocatalysis. Chemistry
genetics
metabolism
Descripción : "Hemos previamente propuesto trioso isomerasa de Giardia lamblia (GlTIM) como un objetivo para el diseño racional de drogas contra giardiasis, una de las infecciones parasitarias más comunes en los seres humanos. Puesto que la enzima existe en el parásito y el huésped, la inhibición selectiva es un gran desafío porque las regiones esenciales que podrían ser consideradas dianas moleculares están muy conservadas. Anterior evidencia bioquímica demostraron que la modificación química de la cisteína no catalítica conservada no 222 (C222) inactiva específicamente GlTIM. La inactivación se correlaciona con las propiedades fisicoquímicas del agente modificante: adición de un grupo de químico no polares, pequeñas C222 reduce la actividad enzimática por una mitad, mientras que con carga negativa, grandes grupos químicos causan inactivación completa. RESULTADOS: En este trabajo utilizamos mutagénesis para ampliar nuestra comprensión de los efectos funcionales y estructurales provocados por la modificación de C222. Con este fin, se caracterizaron seis mutantes GlTIM C222 con cadenas laterales diversas características fisicoquímicas. Encontramos que la polaridad, carga y volumen de la cadena lateral del aminoácido mutante diferencialmente alteran la actividad, la afinidad, la estabilidad y la estructura de la enzima. Los datos muestran la mutagénesis de C222 imita los efectos de la modificación química. La estructura cristalográfica de C222D GlTIM muestra los efectos perjudiciales de la introducción de una carga negativa en la posición 222: la mutación perturba loop 7, una región de la enzima cuya interacción con el ciclo catalítico 6 es esenciales para la estabilidad de TIM, el atascamiento del ligand y la catálisis. La secuencia de aminoácidos de TIM en diversos grupos filogenéticos indica que C222 y sus residuos circundantes son mal conservadas, apoyo la propuesta de que esta región es un buen objetivo para el diseño de fármacos específicos. CONCLUSIONES: Los resultados demuestran que es posible inhibir especies-específico una enzima ubicua, estructuralmente muy conservada por la modificación de un residuo no conservan, no-catalítico a través de la perturbación a largo plazo de regiones esenciales."
Background:We have previously proposed triosephosphate isomerase of Giardia lamblia (GlTIM) as a target for rational drug design against giardiasis, one of the most common parasitic infections in humans. Since the enzyme exists in the parasite and the host, selective inhibition is a major challenge because essential regions that could be considered molecular targets are highly conserved. Previous biochemical evidence showed that chemical modification of the non-conserved non-catalytic cysteine 222 (C222) inactivates specifically GlTIM. The inactivation correlates with the physicochemical properties of the modifying agent: addition of a non-polar, small chemical group at C222 reduces the enzyme activity by one half, whereas negatively charged, large chemical groups cause full inactivation.Results:In this work we used mutagenesis to extend our understanding of the functional and structural effects triggered by modification of C222. To this end, six GlTIM C222 mutants with side chains having diverse physicochemical characteristics were characterized. We found that the polarity, charge and volume of the side chain in the mutant amino acid differentially alter the activity, the affinity, the stability and the structure of the enzyme. The data show that mutagenesis of C222 mimics the effects of chemical modification. The crystallographic structure of C222D GlTIM shows the disruptive effects of introducing a negative charge at position 222: the mutation perturbs loop 7, a region of the enzyme whose interactions with the catalytic loop 6 are essential for TIM stability, ligand binding and catalysis. The amino acid sequence of TIM in phylogenetic diverse groups indicates that C222 and its surrounding residues are poorly conserved, supporting the proposal that this region is a good target for specific drug design.Conclusions:The results demonstrate that it is possible to inhibit species-specifically a ubiquitous, structurally highly conserved enzyme by modification of a non-conserved, non-catalytic residue through long-range perturbation of essential regions. © 2013 Hernández-Alcántara et al.
Colaborador(es) u otros Autores: Torres-Larios Alfredo
 Enríquez-Flores Sergio
 García-Torres Itzhel
 Castillo-Villanueva Adriana
 Méndez Sara T
 de la Mora-de la Mora Ignacio
 Gómez-Manzo Saúl
 Torres-Arroyo Angélica
 López-Velázquez Gabriel
 Reyes-Vivas Horacio
 Oria-Hernández Jesús
Fecha de publicación : 2013
Tipo de publicación: Artículo
Formato: pdf
Identificador del Recurso : 10.1371/journal.pone.0069031
Fuente: Plos One 8(7):
URI : http://repositorio.pediatria.gob.mx:8180/handle/20.500.12103/2833
Idioma: eng
Aparece en las colecciones: Artículos

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