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ユニークなピリドキサール5-リン酸（PLP）依存性酵素であるグルタミン酸デカルボキシラーゼ（GAD）は、L-グルタミン酸（L-Glu）のγ-アミノ球酸（GABA）のα-デカルボキシル化を触媒できます。Lactobacillus brevis CGMCC 1306のPLPを含む複合体のGADの結晶構造は、分子置換によって成功裏に解決され、2.2Åの解像度で18.76％（RFREE = 23.08％）のRWORK係数に洗練されました。Coenzyme Pyridoxal 5-リン酸（PLP）は、PLP依存性デカルボキシラーゼによる触媒に重要な連続電子密度MAPによって、活性部位残基Lys279を持つシッフ塩基を形成します。ゲルろ過により、GADのアクティブ（pH 4.8）および非アクティブ（pH 7.0）型がすべて二量体であることが示されました。残基（Ser126、Ser127、Cys168、ILE211、Ser276、His278およびSer321）は、活性部位内にPLP補因子を固定し、その触媒反応性をサポートする上で重要な役割を果たします。推定基質ポケットの周りの変異T215Aは、野生型酵素（1.227mm-1S-1対0.777mm-1S-1）と比較して、触媒効率（kcat/km）の1.6倍の改善を示しました。テストされたすべてのバリアントの中で最高のアクティビティ。基質結合部位の近くに配置されている柔軟なループ（Tyr308-Glu312）は触媒反応に関与しており、保存された残基Tyr308はL-Gluの脱炭酸に重要な役割を果たします。
ユニークなピリドキサール5-リン酸（PLP）依存性酵素であるグルタミン酸デカルボキシラーゼ（GAD）は、L-グルタミン酸（L-Glu）のγ-アミノ球酸（GABA）のα-デカルボキシル化を触媒できます。Lactobacillus brevis CGMCC 1306のPLPを含む複合体のGADの結晶構造は、分子置換によって成功裏に解決され、2.2Åの解像度で18.76％（RFREE = 23.08％）のRWORK係数に洗練されました。Coenzyme Pyridoxal 5-リン酸（PLP）は、PLP依存性デカルボキシラーゼによる触媒に重要な連続電子密度MAPによって、活性部位残基Lys279を持つシッフ塩基を形成します。ゲルろ過により、GADのアクティブ（pH 4.8）および非アクティブ（pH 7.0）型がすべて二量体であることが示されました。残基（Ser126、Ser127、Cys168、ILE211、Ser276、His278およびSer321）は、活性部位内にPLP補因子を固定し、その触媒反応性をサポートする上で重要な役割を果たします。推定基質ポケットの周りの変異T215Aは、野生型酵素（1.227mm-1S-1対0.777mm-1S-1）と比較して、触媒効率（kcat/km）の1.6倍の改善を示しました。テストされたすべてのバリアントの中で最高のアクティビティ。基質結合部位の近くに配置されている柔軟なループ（Tyr308-Glu312）は触媒反応に関与しており、保存された残基Tyr308はL-Gluの脱炭酸に重要な役割を果たします。
Glutamate decarboxylase (GAD), which is a unique pyridoxal 5-phosphate (PLP)-dependent enzyme, can catalyze α-decarboxylation of l-glutamate (L-Glu) to γ-aminobutyrate (GABA). The crystal structure of GAD in complex with PLP from Lactobacillus brevis CGMCC 1306 was successfully solved by molecular-replacement, and refined at 2.2 Å resolution to an Rwork factor of 18.76% (Rfree = 23.08%). The coenzyme pyridoxal 5-phosphate (PLP) forms a Schiff base with the active-site residue Lys279 by continuous electron density map, which is critical for catalysis by PLP-dependent decarboxylase. Gel filtration showed that the active (pH 4.8) and inactive (pH 7.0) forms of GAD are all dimer. The residues (Ser126, Ser127, Cys168, Ile211, Ser276, His278 and Ser321) play important roles in anchoring PLP cofactor inside the active site and supporting its catalytic reactivity. The mutant T215A around the putative substrate pocket displayed an 1.6-fold improvement in catalytic efficiency (kcat/Km) compared to the wild-type enzyme (1.227 mM-1 S-1 versus 0.777 mM-1 S-1), which was the highest activity among all variants tested. The flexible loop (Tyr308-Glu312), which is positioned near the substrate-binding site, is involved in the catalytic reaction, and the conserved residue Tyr308 plays a vital role in decarboxylation of L-Glu.
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