コハク酸デヒドロゲナーゼのフラビニル化とアセンブリは、フラボタンパク質サブユニットのC末端尾に依存しています

背景：コハク酸デヒドロゲナーゼ（SDH）には、触媒機能のためにFADの共有結合添加が必要です。 結果：SDH1の変異解析は、共有結合フラビニル化とSDHアセンブリに関与するC末端領域ARG残基を巻き込みます。 結論：SDHアセンブリは、SDH1へのFAD結合に依存していますが、共有結合ではありません。 重要性：これらの結果は、ヒトSDH1の突然変異と見られるSDH欠乏症と病理の基礎を文書化しています。コハク酸デヒドロゲナーゼ（SDH）の酵素機能は、〜70 kDaフラボタンパク質サブユニットSDH1に対するFADの共有結合の付着に依存しています。現在、コハク酸デヒドロゲナーゼのSDH1サブユニットのフラビニル化は、FAD結合部位から遠い2つの空間的に近いC末​​端アルギニン残基のセットに依存していることを示しています。酵母SDH1におけるARG（582）の変異は、フラビニル化と四量体酵素複合体のアセンブリを排除します。ARGの変異（638）は、CYS（630）置換と組み合わせて存在する場合にのみSDH機能を損なう。Arg（582）またはArg（638）/Cys（630）のいずれかの変異は、SDH1ポリペプチドを著しく不安定にしない。ただし、SDH5の定常状態レベルは、SDH1変異細胞で著しく減衰しています。各変異体SDH1を使用して、SDH1で第2部のSDH1抑制変異を回収し、フラビニル化、SDH5およびSDHテトラマーアセンブリの安定化を許可しました。SDHアセンブリは、流行の結合が必要であるように見えますが、必ずしも共有FADアタッチメントではありません。ARG残基は、SDH5関連だけでなく、フラビニル化反応のための基質部位へのFADおよび/またはコハク酸の募集および/またはガイダンスにおいても重要である可能性があります。C末端SDH1変異体を伴うSDHの障害のあるアセンブリは、FAD結合がSDH1立体構造を安定化するために重要であり、SDH2および膜アンカーサブユニットとの関連を可能にすることを示唆しています。

BACKGROUND: Succinate dehydrogenase (SDH) requires a covalent addition of FAD for catalytic function. RESULTS: Mutational analyses of Sdh1 implicate C-terminal region Arg residues involvement in covalent flavinylation and SDH assembly. CONCLUSION: SDH assembly is dependent on FAD binding to Sdh1 but not covalent binding. SIGNIFICANCE: These results document the basis for the SDH deficiency and pathology seen with mutations in human Sdh1. The enzymatic function of succinate dehydrogenase (SDH) is dependent on covalent attachment of FAD on the ~70-kDa flavoprotein subunit Sdh1. We show presently that flavinylation of the Sdh1 subunit of succinate dehydrogenase is dependent on a set of two spatially close C-terminal arginine residues that are distant from the FAD binding site. Mutation of Arg(582) in yeast Sdh1 precludes flavinylation as well as assembly of the tetrameric enzyme complex. Mutation of Arg(638) compromises SDH function only when present in combination with a Cys(630) substitution. Mutations of either Arg(582) or Arg(638)/Cys(630) do not markedly destabilize the Sdh1 polypeptide; however, the steady-state level of Sdh5 is markedly attenuated in the Sdh1 mutant cells. With each mutant Sdh1, second-site Sdh1 suppressor mutations were recovered in Sdh1 permitting flavinylation, stabilization of Sdh5 and SDH tetramer assembly. SDH assembly appears to require FAD binding but not necessarily covalent FAD attachment. The Arg residues may be important not only for Sdh5 association but also in the recruitment and/or guidance of FAD and or succinate to the substrate site for the flavinylation reaction. The impaired assembly of SDH with the C-terminal Sdh1 mutants suggests that FAD binding is important to stabilize the Sdh1 conformation enabling association with Sdh2 and the membrane anchor subunits.