標準的なグルタチオニル化基質上のクラスIIIグルタレドオキシンRoxy9の酵素不活動の分子基盤

クラスIグルタレドキシン（GRXS）は、主にグルタチオン化基質のグルタチオン（GSH）依存性の減少を触媒するほぼユビキタスタンパク質です。陸上植物では、GRXSの3番目のクラスが進化しました（クラスIII）。クラスIII GRXは、未開拓のメカニズムを介してTGA転写因子の活性を調節します。ここでは、シロイヌナズナのクラスIII GRX roxy9が、広く使用されているモデル基板上の酸化還元酵素として非アクティブであることを示します。酵素活性の前提条件である活性部位のシステインのグルタチオン化は、GSH/グルタチオン（GSSG）レドックスカップルによって確立された高酸化条件下でのみ発生しますが、クラスI GRXは非常に陰性のGSH/GSSGの可能性でも容易にグルタチオン化されます。したがって、GSH結合モードの変化につながるGSH結合部位の構造変化は、Roxy9の酵素的不活性を説明する可能性があります。これは、クラスI GRXSとの重複機能を回避し、Roxy9がレドックス調節を通じてTGA基質を調節するかどうかの疑問を提起するために進化した可能性があります。

Class I glutaredoxins (GRXs) are nearly ubiquitous proteins that catalyse the glutathione (GSH)-dependent reduction of mainly glutathionylated substrates. In land plants, a third class of GRXs has evolved (class III). Class III GRXs regulate the activity of TGA transcription factors through yet unexplored mechanisms. Here we show that Arabidopsis thaliana class III GRX ROXY9 is inactive as an oxidoreductase on widely used model substrates. Glutathionylation of the active site cysteine, a prerequisite for enzymatic activity, occurs only under highly oxidizing conditions established by the GSH/glutathione disulfide (GSSG) redox couple, while class I GRXs are readily glutathionylated even at very negative GSH/GSSG redox potentials. Thus, structural alterations in the GSH binding site leading to an altered GSH binding mode likely explain the enzymatic inactivity of ROXY9. This might have evolved to avoid overlapping functions with class I GRXs and raises questions of whether ROXY9 regulates TGA substrates through redox regulation.