ジヒドロジピコリン酸塩シンターゼにおける「必須」アクティブサイトリジンはどの程度不可欠ですか？

検証済みの抗生物質標的であるジヒドロジピコリネートシンターゼ（DHDPS、E.C。4.2.1.52）は、リジン生合成経路の最初のコミットされたステップを触媒します。ピルビン酸と絶対に保存されたアクティブサイトリジンとの間の中間体のシッフベースの形成。アクティブサイトリジンの大腸菌DHDPS変異体K161AおよびK161Rが初めて特徴付けられました。予想外に、変異体酵素は、活性が大幅に減少しているにもかかわらず、依然として触媒的に活性でした。DHDPS-K161AおよびDHDPS-K161RのK（CAT）値は、45 +/- 3秒（-1）と比較して、それぞれ0.06 +/- 0.02 s（-1）および0.16 +/- 0.06 s（-1）でした。野生型酵素用。驚くべきことに、ピルビン酸のk（m）値は、DHDPS-K161AおよびDHDPS-K161Rで3倍に増加しました（0.45 +/- 0.04 mmおよび0.57 +/- 0.06 mm、野生では0.15 +/- 0.01 mm-Type DHDPS）、（S）のK（M）値はDHDPS-K161R（0.12 +/- 0.01 mm）で同じままで、DHDPS-K161A（0.23 +/- 0.02で2倍に増加しました。mm）およびリジンのk（i）は変更されていませんでした。DHDPS-K161AおよびDHDPS-K161RのX線結晶構造は、それぞれ2.0および2.1 Aの解像度で解決され、野生型構造と比較した場合、二次または三次構造に変化を示しませんでした。活性部位でピルビン酸結合を伴うDHDPS-K161Aの結晶構造は、2.3 Aの解像度で解決され、リジン161に依存しないピルビン酸の定義された結合ポケットを明らかにしました。Lysine 161は野生型DHDPS触媒反応において重要であるが、触媒作用には絶対に重要ではない。

Dihydrodipicolinate synthase (DHDPS, E.C. 4.2.1.52), a validated antibiotic target, catalyses the first committed step in the lysine biosynthetic pathway: the condensation reaction between (S)-aspartate beta-semialdehyde [(S)-ASA] and pyruvate via the formation of a Schiff base intermediate between pyruvate and the absolutely conserved active-site lysine. Escherichia coli DHDPS mutants K161A and K161R of the active-site lysine were characterised for the first time. Unexpectedly, the mutant enzymes were still catalytically active, albeit with a significant decrease in activity. The k(cat) values for DHDPS-K161A and DHDPS-K161R were 0.06 +/- 0.02 s(-1) and 0.16 +/- 0.06 s(-1) respectively, compared to 45 +/- 3 s(-1) for the wild-type enzyme. Remarkably, the K(M) values for pyruvate increased by only 3-fold for DHDPS-K161A and DHDPS-K161R (0.45 +/- 0.04 mM and 0.57 +/- 0.06 mM, compared to 0.15 +/- 0.01 mM for the wild-type DHDPS), while the K(M) values for (S)-ASA remained the same for DHDPS-K161R (0.12 +/- 0.01 mM) and increased by only 2-fold for DHDPS-K161A (0.23 +/- 0.02 mM) and the K(i) for lysine was unchanged. The X-ray crystal structures of DHDPS-K161A and DHDPS-K161R were solved at resolutions of 2.0 and 2.1 A respectively and showed no changes in their secondary or tertiary structures when compared to the wild-type structure. The crystal structure of DHDPS-K161A with pyruvate bound at the active site was solved at a resolution of 2.3 A and revealed a defined binding pocket for pyruvate that is thus not dependent upon lysine 161. Taken together with ITC and NMR data, it is concluded that although lysine 161 is important in the wild-type DHDPS-catalysed reaction, it is not absolutely essential for catalysis.