ポリアミンオキシダーゼの結晶構造における30個のangStrom長型U字型触媒トンネル

背景：ポリアミンは、細胞の成長と分化に不可欠です。代謝を妨げる化合物は、潜在的な抗がん剤です。ポリアミンオキシダーゼ（PAO）は、ポリアミン恒常性において中心的な役割を果たします。この酵素は、FAD補因子を利用して、スペルミンとスペルミジンの二次アミノ基の酸化を触媒します。 結果：ポリアミンオキシダーゼの最初の結晶構造は、1.9アンストロームの分解能まで決定されています。Zea MaysのPaoには2つのドメインが含まれており、界面に30のAngstrom Long U字型の触媒トンネルを定義しています。阻害剤MDL72527との複合体のPAOの構造は、触媒機構と異常な酵素阻害剤Ch.O H結合を形成する残基を明らかにします。2つのトンネルの開口部の1つを囲むグルタミン酸およびアスパラギン酸残基のリングは、トンネルの内側に向かって基板のステアリングに寄与します。 結論：PAOは、一次アミノ基と二次アミノ基を持つ基質を特異的に酸化します。MDL72527の複合体は、一次アミノ基がフラビンに対する基質の適切なアライメントに不可欠であることを示しています。N末端配列モチーフの保存は、PAOがフラボ酵素の新規ファミリーのメンバーであることを示しています。これらの中で、モノアミンオキシダーゼはPAOとの重要な配列相同性を示し、同様の全体的な折りたたみトポロジを示唆しています。

BACKGROUND: Polyamines are essential for cell growth and differentiation; compounds interfering with their metabolism are potential anticancer agents. Polyamine oxidase (PAO) plays a central role in polyamine homeostasis. The enzyme utilises an FAD cofactor to catalyse the oxidation of the secondary amino groups of spermine and spermidine. RESULTS: The first crystal structure of a polyamine oxidase has been determined to a resolution of 1.9 Angstroms. PAO from Zea mays contains two domains, which define a remarkable 30 Angstrom long U-shaped catalytic tunnel at their interface. The structure of PAO in complex with the inhibitor MDL72527 reveals the residues forming the catalytic machinery and unusual enzyme-inhibitor CH.O H bonds. A ring of glutamate and aspartate residues surrounding one of the two tunnel openings contributes to the steering of the substrate towards the inside of the tunnel. CONCLUSIONS: PAO specifically oxidizes substrates that have both primary and secondary amino groups. The complex with MDL72527 shows that the primary amino groups are essential for the proper alignment of the substrate with respect to the flavin. Conservation of an N-terminal sequence motif indicates that PAO is member of a novel family of flavoenzymes. Among these, monoamine oxidase displays significant sequence homology with PAO, suggesting a similar overall folding topology.