植物病原体Pseudomonas syringae ptodc3000からのインドール-3-アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼの反応と基質の好みの調査

アルデヒドデヒドロゲナーゼ（ALDHS）は、さまざまな脂肪族および芳香族アルデヒドの対応するカルボン酸への変換を触媒します。伝統的にハウスキーピング酵素と見なされていたため、ALDHファミリーのメンバーに対して新しい生化学的役割が特定されています。最近の研究は、植物病原体Pseudomonas syringae株ptoDC3000（PTODC3000）からのALDAが、インドール-3-酢酸（IAA）の合成のためのインドール-3-アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼとして機能することを示しました。Aldaが生成したIAAは、病原体がモデル植物シロイヌナズナのサリチル酸媒介防御を抑制することを可能にします。ここでは、PTODC3000のALDAインドール-3-アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼの生化学的および構造分析を紹介します。触媒残基Cys302およびGlu267を標的とする部位指向変異体は、酵素活性の喪失をもたらしました。IAAおよびNAD+と複合体における触媒的に不活性なALDA C302A変異体のX線結晶構造は、以前に報告されたALDAの構造とは異なる立体構造を採用する補因子を示しました。これらの構造は、NAD+がヒトALDHについて報告されたものと同様のALDA反応メカニズムの間に立体構造変化を受けることを示唆しています。IAA結合部位の部位指向変異誘発は、活性部位表面の変化がALDA活性を低下させることを示しています。しかし、Phe169をトリプトファンに置換すると、変異体の基質選択性がオクタナールを好むように変化しました。本研究は、P。syringaeのALDH酵素スーパーファミリーのメンバーの固有の生化学的汎用性を強調しています。

Aldehyde dehydrogenases (ALDHs) catalyze the conversion of various aliphatic and aromatic aldehydes into corresponding carboxylic acids. Traditionally considered as housekeeping enzymes, new biochemical roles are being identified for members of ALDH family. Recent work showed that AldA from the plant pathogen Pseudomonas syringae strain PtoDC3000 (PtoDC3000) functions as an indole-3-acetaldehyde dehydrogenase for the synthesis of indole-3-acetic acid (IAA). IAA produced by AldA allows the pathogen to suppress salicylic acid-mediated defenses in the model plant Arabidopsis thaliana. Here we present a biochemical and structural analysis of the AldA indole-3-acetaldehyde dehydrogenase from PtoDC3000. Site-directed mutants targeting the catalytic residues Cys302 and Glu267 resulted in a loss of enzymatic activity. The X-ray crystal structure of the catalytically inactive AldA C302A mutant in complex with IAA and NAD+ showed the cofactor adopting a conformation that differs from the previously reported structure of AldA. These structures suggest that NAD+ undergoes a conformational change during the AldA reaction mechanism similar to that reported for human ALDH. Site-directed mutagenesis of the IAA binding site indicates that changes in the active site surface reduces AldA activity; however, substitution of Phe169 with a tryptophan altered the substrate selectivity of the mutant to prefer octanal. The present study highlights the inherent biochemical versatility of members of the ALDH enzyme superfamily in P. syringae.