ショウジョウバエシグマクラスのグルタチオンS-トランスフェラーゼの構造は、脂質過酸化産物に適した新規活性部位の地形を明らかにしています

昆虫のグルタチオン-S-トランスフェラーゼ（GST）は、I、II、および最近IIIの3つのクラスにグループ化されています。クラスI（デルタクラス）酵素とクラスIIIメンバーは、殺虫剤に対する耐性を付与することに関係しています。ただし、クラスII（Sigmaクラス）GSTはあまり特徴付けられておらず、その正確な生物学的機能はとらえどころのないままです。ショウジョウバエGlutathione S-トランスフェラーゼ-2（GST-2）（DMGSTS1-1）は、以前に昆虫間接飛行筋肉に関連して発見されたクラスII酵素です。最近、GST-2は、脂質過酸化産物である4-ヒドロキシノネナール（4-HNE）に対してかなりの共役活性を示すことが示され、飛行筋肉に大きな抗酸化剤の役割がある可能性を高めました。ここでは、1.75a解像度でGST-2の結晶構造を報告します。GST-2ダイマーは、2つの結合サイトのうちの1つのみで順序付けられたグルタチオン（GSH）を使用した標準的なGSTフォールドを示しています。GSH結合モードは他のGST構造に似ていますが、ヘリックスalpha6の明確な方向は、大部分が平らで、H-を特徴付ける顕著な疎水性結合ポケットなしで、新しい電気性基質結合部位（H部位）トポグラフィーを作成します。他のGSTのサイト。H部品は、荷電/極性および疎水性残基の分布に方向性を示し、両極性過酸化産物の選択性を説明する結合表面を作成し、極性結合領域は残基Y208、Y153およびR145および疎水性結合領域によって形成され、疎水性結合領域によって形成されます。残基V57、A59、Y211およびC末端V249。4-HNE結合の構造ベースのモデルが提示されています。このモデルは、残基Y208、R145、およびおそらくY153が触媒に関与する重要な残基である可能性があることを示唆しています。

Insect glutathione-S-transferases (GSTs) are grouped in three classes, I, II and recently III; class I (Delta class) enzymes together with class III members are implicated in conferring resistance to insecticides. Class II (Sigma class) GSTs, however, are poorly characterized and their exact biological function remains elusive. Drosophila glutathione S-transferase-2 (GST-2) (DmGSTS1-1) is a class II enzyme previously found associated specifically with the insect indirect flight muscle. It was recently shown that GST-2 exhibits considerable conjugation activity for 4-hydroxynonenal (4-HNE), a lipid peroxidation product, raising the possibility that it has a major anti-oxidant role in the flight muscle. Here, we report the crystal structure of GST-2 at 1.75A resolution. The GST-2 dimer shows the canonical GST fold with glutathione (GSH) ordered in only one of the two binding sites. While the GSH-binding mode is similar to other GST structures, a distinct orientation of helix alpha6 creates a novel electrophilic substrate-binding site (H-site) topography, largely flat and without a prominent hydrophobic-binding pocket, which characterizes the H-sites of other GSTs. The H-site displays directionality in the distribution of charged/polar and hydrophobic residues creating a binding surface that explains the selectivity for amphipolar peroxidation products, with the polar-binding region formed by residues Y208, Y153 and R145 and the hydrophobic-binding region by residues V57, A59, Y211 and the C-terminal V249. A structure-based model of 4-HNE binding is presented. The model suggest that residues Y208, R145 and possibly Y153 may be key residues involved in catalysis.