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Nucleotide triphosphate promiscuity in Mycobacterium tuberculosis dethiobiotin synthetase - 09/05/15

Doi : 10.1016/j.tube.2015.02.046 
Wanisa Salaemae a, Min Y. Yap b, 1, Kate L. Wegener a, Grant W. Booker a, Matthew C.J. Wilce b, Steven W. Polyak a,
a School of Biological Sciences, The University of Adelaide, South Australia, 5005, Australia 
b Department of Biochemistry and Molecular Biology, School of Biomedical Science, Monash University, Victoria, 3800, Australia 

Corresponding author. Department of Molecular and Cellular Biology, School of Biological Sciences, The University of Adelaide, South Australia, 5005, Australia. Tel.: +61 8 8313 6042.

Summary

Dethiobiotin synthetase (DTBS) plays a crucial role in biotin biosynthesis in microorganisms, fungi, and plants. Due to its importance in bacterial pathogenesis, and the absence of a human homologue, DTBS is a promising target for the development of new antibacterials desperately needed to combat antibiotic resistance. Here we report the first X-ray structure of DTBS from Mycobacterium tuberculosis (MtDTBS) bound to a nucleotide triphosphate (CTP). The nucleoside base is stabilized in its pocket through hydrogen-bonding interactions with the protein backbone, rather than amino acid side chains. This resulted in the unexpected finding that MtDTBS could utilise ATP, CTP, GTP, ITP, TTP, or UTP with similar Km and kcat values, although the enzyme had the highest affinity for CTP in competitive binding and surface plasmon resonance assays. This is in contrast to other DTBS homologues that preferentially bind ATP primarily through hydrogen-bonds between the purine base and the carboxamide side chain of a key asparagine. Mutational analysis performed alongside in silico experiments revealed a gate-keeper role for Asn175 in Escherichia coli DTBS that excludes binding of other nucleotide triphosphates. Here we provide evidence to show that MtDTBS has a broad nucleotide specificity due to the absence of the gate-keeper residue.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Enzyme, Biotin biosynthesis, Dethiobiotin synthetase, Nucleotide triphosphate, Crystal structure, Mycobacterium tuberculosis, Escherichia coli

Abbreviations : DAPA, DTB, DTBS, IMAC, SEC-MALS, SPR


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Vol 95 - N° 3

P. 259-266 - mai 2015 Retour au numéro
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  • MadR1, a Mycobacterium tuberculosis cell cycle stress response protein that is a member of a widely conserved protein class of prokaryotic, eukaryotic and archeal origin
  • Rebecca Crew, Melissa V. Ramirez, Kathleen England, Richard A. Slayden
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  • Mucosal-associated invariant T cells are numerically and functionally deficient in patients with mycobacterial infection and reflect disease activity
  • Yong-Soo Kwon, Young-Nan Cho, Moon-Ju Kim, Hye-Mi Jin, Hyun-Ju Jung, Jeong-Hwa Kang, Ki-Jeong Park, Tae-Jong Kim, Hae Jin Kee, Nacksung Kim, Seung-Jung Kee, Yong-Wook Park

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