Role of asparaginase variable loop at the carboxyl terminal of the alpha subunit in the determination of substrate preference in plants.

Gabriel, M., Telmer, P.G., et Marsolais, F. (2011). « Role of asparaginase variable loop at the carboxyl terminal of the alpha subunit in the determination of substrate preference in plants. », Planta, 235(5), p. 1013-1022. doi : 10.1007/s00425-011-1557-y  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Nous avons étudié les déterminants structuraux responsables de la spécificité pour le substrat de l’asparaginase indépendante du potassium, ASPGA1, et de l’asparaginase dépendante du potassium, ASPGB1, chez Arabidopsis thaliana. Contrairement à ce qui avait été signalé précédemment, les deux enzymes présentaient une activité catalytique à l’égard des substrats L‑Asn et bêta-Asp-His, mais l’activité spécifique de l’ASPGB1 pour l’Asn était 45 fois supérieure à celle de l’ASPGA1. Une séquence divergente entre les deux enzymes forme une boucle variable à l’extrémité C-terminale de la sous-unité alpha. Les simulations dynamiques avaient révélé un mouvement de l’extrémité C-terminale dans la transduction allostérique de la liaison du K+ à la surface de l’asparaginase LjNSE1. Dans la structure cristalline de l’asparginase du Lupinus luteus, la plupart des résidus ne peuvent être visualisés à cause de la faible densité électronique. La substitution de la boucle variable de l’ASPGA1 par celle de l’ASPGB1 a augmenté l’affinité de l’enzyme pour l’Asn en réduisant de 320 fois la valeur {Km}. La modélisation d’homologie a permis d’identifier un résidu spécifique de l’ASPGB1, Phe162, juste avant la boucle variable, dont la chaîne latérale se trouve à proximité du groupement bêta-carboxylate de l’aspartate, et du résidu Gly246, qui joue un rôle dans le trou de l’oxyanion, lequel stabilise la charge négative qui se forme sur l’oxygène de la chaîne latérale de l’asparagine durant la catalyse. Le remplacement de la Phe162 par la leucine correspondante de l’ASPGA1 a réduit de 8,4 fois la valeur Vmax avec le substrat Asn.

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