Structure, function, and dynamics of vitamin B6 biosynthesis enzymes from Staphylococcus aureus (2023)
- Authors:
- Autor USP: BARRA, ANGÉLICA LUANA CARRILLO - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCI
- DOI: 10.11606/T.76.2023.tde-11122023-092239
- Subjects: RESISTÊNCIA MICROBIANA ÀS DROGAS; STAPHYLOCOCCUS; VITAMINA B6
- Keywords: Staphylococcus aureus; Bacterial resistance; Estado oligomérico; Oligomeric state; Resistência bacteriana; Síntese de vitamina B6; Vitamin B6 biosynthesis
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A via de síntese de novo da vitamina B6 (piridoxal 5-fosfato) é conservada na maioria dos organismos exceto em mamíferos. A síntese de piridoxal 5-fosfato (PLP) é realizada por um complexo de duas enzimas: Pdx1 e Pdx2. A enzima Pdx2 possui atividade glutaminase e transfere uma molécula de amônia para Pdx1, que utiliza amônia, ribose 5-fosfato (R5P) e gliceraldeído 3-fosfato (G3P) para sintetizar o PLP. Não há dados dessa via em Staphylococcus aureus, um patógeno oportunista de extrema preocupação. Deste modo, propomos investigar bioquimicamente e estruturalmente o complexo SaPLP (SaPdx1-SaPdx2) sintase e fornecer um melhor entendimento dessa via como um possível alvo para o desenvolvimento de antibióticos. Para isso, as enzimas foram expressas em Escherichia coli BL21 CodonPlus (DE3) RIL e purificadas por cromatografia de afinidade a níquel, seguida de clivagem por TEV e cromatografia de exclusão molecular (SEC). O estado oligomérico de SaPdx1 em solução foi analisado por SEC-SAXS em três condições diferentes. Os resultados revelaram que a oligomerização de Pdx1 é dependente da concentração de sal e há um equilíbrio entre dodecâmeros e hexâmetros em condições específicas. Para compreender o significado biológico desse fenômeno, foram realizadas medidas de SEC-MALS antes e após a atividade. Esses experimentos esclareceram que Pdx1 precisa se associar a um dodecâmero para sintetizar PLP. Na estrutura cristalográfica de SaPdx1 uma molécula de etilenoglicol foi encontrada ligadaao sítio ativo, mimetizando as interações do substrato R5P. Na unidade assimétrica (ASU), foram encontrados dois monômeros, mas análises das interfaces entre macromoléculas indicaram que o dodecâmero é a conformação mais provável. Com relação ao complexo SaPLP, uma mutação foi feita na proteína SaPdx2, pois foi descrito na literatura que essa mutação está relacionada com a oligomerização do complexo PLP sintase. A estabilidade do complexo SaPLP nativo e mutante foi verificada por SEC-MALS e pelas estruturas cristalográficas. Observou-se que a interação do complexo nativo é transitória e só é saturado durante a catálise. Como esperado, o complexo mutante exibiu maior estabilidade. Ensaios cinéticos revelaram que o complexo SaPLP é mais eficiente do que a enzima SaPdx1 na presença de fontes alternativas de amônia, evidenciando a importância da enzima SaPdx2 para a catálise. Além disso, pela primeira vez, foi observado um efeito inibitório em altas concentrações de G3P, afetando mais a SaPdx1 do que o complexo. A estrutura cristalográfica de SaPdx1-2mut corrobora a hipótese de que o complexo é totalmente ocupado pelas glutaminases por meio da inativação da Pdx2. Em suma, nossos dados oferecem novas perspectivas para entender essa via complexa e fornecem informações valiosas para o desenvolvimento de novos antibióticos
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 03.10.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
BARRA, Angélica Luana Carrillo. Structure, function, and dynamics of vitamin B6 biosynthesis enzymes from Staphylococcus aureus. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-11122023-092239/. Acesso em: 27 dez. 2025. -
APA
Barra, A. L. C. (2023). Structure, function, and dynamics of vitamin B6 biosynthesis enzymes from Staphylococcus aureus (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-11122023-092239/ -
NLM
Barra ALC. Structure, function, and dynamics of vitamin B6 biosynthesis enzymes from Staphylococcus aureus [Internet]. 2023 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-11122023-092239/ -
Vancouver
Barra ALC. Structure, function, and dynamics of vitamin B6 biosynthesis enzymes from Staphylococcus aureus [Internet]. 2023 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-11122023-092239/ - Exploring nucleation pathways in distinct physicochemical environments unveiling novel options to modulate and optimize protein crystallization
- New approach to antimicrobial development: structural characterization of vitamin B6 biosynthetic pathway
- Investigação estrutural e bioquímica das enzimas da via de biossíntese da vitamina B6 em Staphylococcus aureus
- Inhibition of vitamin B6 biosynthesis enzymes from Staphylococcus aureus
- Caracterização estrutural das enzimas da via de biossíntese da vitamina B6 em Staphylococcus aureus
- Nova abordagem no desenvolvimento de antimicrobianos: caracterização estrutural da via biossintética da vitamina B6
- Structural and biophysical investigations into vitamin B6 synthase assembling
- Structural dynamics and perspectives of vitamin B6 biosynthesis enzymes in plasmodium: advances and open questions
- Structure and dynamics of the staphylococcal pyridoxal 5-phosphate synthase complex reveal transient interactions at the enzyme interface
- Antiviral activity of natural phenolic compounds in complex at an allosteric site of SARS-CoV-2 papain-like protease
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.76.2023.tde-11122023-092239 (Fonte: oaDOI API)
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