Nov katalitični mehanizem družine glikozid hidrolaz prikazan na avtolizinu E iz bakterije Staphylococcus aureus

Glikozidne hidrolaze (GH) so široko razširjeni encimi, ki imajo v naravi raznolike vloge; od razgradnje biomase, protibakterjske obrambe, vloge v patoloških procesih ter nekaterih osnovnih fizioloških funkcij. Iz mehanističnega vidika se delijo na tiste z invertnim in tiste z ohranitvenim katalitičnim mehanizmom glede na tvorjeni kiralni center zaradi prekinjene glikozidne vezi. Trenutno so za posamezne družine encimov GH ter njihove člane ti mehanizmi še vedno nepojasnjeni. Nasploh vpogled v katalitične mehanizme predstavlja velik izziv in raznolike strukturne lastnosti GH družine odpirajo možnosti tudi novih mehanizmov, ki še niso opisani v literaturi. Predstavnik družine GH73 Avtolizin E (AtlE) iz Staphylococcus aureus je encim, ki razgrajuje celično steno in predstavlja tudi potencialno novo tarčo za protibakterijske učinkovine. 

V objavljeni študiji smo pojasnili katalitični mehanizem AtlE, za katerega smo s pomočjo usmerjenih mutacijskih študij pokazali, da je Glu138 najverjetneje edina katalitična aminokislina. Simulacije možnih reakcijskih mehanizmov s kombiniranimi kvantnomehansko-molekulskomehanskimi (QM/MM) izračuni so pokazale, da poteka hidroliza s pomočjo molekule vode preko ohranitvenega mehanizma in prehodnega stanja v obliki oksokarbenijevega iona. Ti rezultati, podprti s strukturnimi podatki o encimu iz družine GH73, potrjujejo hipotezo o obstoju novega katalitičnega mehanizma glikozidnih hidrolaz. Novo pridobljeno znanje bo pomembno pri nadaljnjem študiju teh encimov kot tudi za učinkovitejše načrtovanje potencialnih zaviralcev AtlE kot protimikrobnih učinkovin.

Delo je plod sodelovanja med teoretičnim odsekom na Kemijskem inštitutu, skupino za strukturno biologijo na Inštitutu Jožef Stefan ter Centrom odličnosti CIPKeBiP. Pokazali smo, da je v Sloveniji dovolj domačega znanja, ki z učinkovitim povezovanjem in koriščenjem domače raziskovalne opreme in računalniških zmogljivosti lahko pripelje do pomembnih novih odkritij na področju ved o življenju. 

Članek je bil objavljen v reviji ACS Catalysis, avtorji raziskave so: dr. Jure Borišek, dr. Mitja Ogrizek, doc. dr. Andrej Perdih in prof. dr. Marjana Novič iz Kemijskega inštituta, Ljubljana ter Sara Pintar in prof. dr. Dušan Turk iz Inštituta Jožef Stefan/ Centra odličnosti CIPKeBiP, Ljubljana. 

Nov katalitični mehanizem družine glikozid hidrolaz prikazan na avtolizinu E iz bakterije Staphylococcus aureus

Glikozidne hidrolaze (GH) so široko razširjeni encimi, ki imajo v naravi raznolike vloge; od...

Ljubljana, 16.04.2018
Stekla iz kovinsko-organskih materialov

Raziskovalca z Odseka za anorgansko kemijo in tehnologijo (D09) sta sodelovala pri študiji nove...

Ljubljana, 13.03.2018
Nova metoda vpogleda v delovanje organskih katodnih materialov

Organski katodni materiali so zaradi delovanja v različnih akumulatorskih sistemih kot so litijevi,...

Ljubljana, 15.02.2018
Odkritje prenosa signalnih kompleksov iz rakavih celic s pomočjo zunajceličnih veziklov

Celice reagirajo na spremembe v okolju preko prenosa signalov, ki sprožijo procese, kot je npr....

Ljubljana, 24.01.2018
O fononih in povečanju vodnega pretoka v ogljikovih nanocevkah

Fascinantna fizika transporta vode skozi ogljikove nanocevke je vzbudila številne študije, ki...

Ljubljana, 11.12.2017