A Mycobacterium tuberculosis dUTPáz enzimatikus mechanizmusa és szerepe a baktérium életképességében = Mycobacterium tuberculosis dUTPase as a tool in disease control: functional ablation, enzymatic mechanism and selective perturbation

Tóth, Judit (2012) A Mycobacterium tuberculosis dUTPáz enzimatikus mechanizmusa és szerepe a baktérium életképességében = Mycobacterium tuberculosis dUTPase as a tool in disease control: functional ablation, enzymatic mechanism and selective perturbation. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 72008_ZJ1.pdf Download (567kB) | Preview

Abstract

A jelen pályázatban megvalósult kutatást azzal a céllal végeztük, hogy átfogó alaptudományos tudásbázist teremtsen a dUTPáz tuberkulózis gyógyászatban történő jövőbeni felhasználásához. A folyamatban azonban az általános enzimműködés és enzimevolúció szempontjából is érdekes eredményeket kaptunk. Technológiai előrelépésként sikerült meghonosítani a tuberkulózis kórokozójának nem-fertőző modell rendszerét, amelynek eredményeképpen a Mycobacterium smegmatis genetikai manipulációját ma már rutinszerűen végezzük. Ebben kimutattuk, hogy az intakt dUTPáz jelenléte életfontosságú a mikobaktérium számára. Izgalmas felfedezésünk szerint egy eddig ismeretlen funkciójú, csak a mikobaktériumokra jellemző szerkezeti elem, és nem a dUTPáz enzimaktivitása felelős a dUTPáz létfontosságáért. Megmutattuk, hogy a dUTPázok több szempontból egyedi stratégiát alkalmaznak a nukleotid enzimatikus hidrolízisére. Többek között a nemszubsztrát dNDP és a szubsztrát dNTP megkülönböztetését kinetikai szelekcióval végzik egy P-loop-tól csak egy aminosavban eltérő motívum segítségével. Ugyanezen motívum dinamikájának vizsgálata világított rá egy teljesen új, „strip door”-nak keresztelt mechanizmusra, amely relatíve zárt aktívhelyre való ligandum kötést is lehetővé tesz. A dUTPáz szupercsaládba tartozó enzimek alegység-kölcsönhatásait vizsgálva arra a következtetésre jutottunk, hogy multimer enzimekben a kooperatív viselkedést a szabályozás szüksége hívja életre egy adott szerkezeti felépítményben. | The present project has been carried out with the long-term aim of providing mechanistic knowledge to support the application of dUTPase-based strategies in fighting tuberculosis. While reaching our specific aims we came to discoveries concerning general principles of enzyme mechanism and evolution as well. As a technological development, we implemented a non-pathogenic model system of the tuberculosis pathogen and routinely use it for genetic manipulation. We showed in this Mycobacterium smegmatis strain that the intact dUTPase protein is indispensable for viability of mycobacteria. Interestingly, a mycobacterium-specific surface loop of yet unknown function and not the enzymatic activity itself is responsible for viability. We also showed that dUTPases apply unique strategies for the enzymatic hydrolysis of the nucleotide. For example, an unusual kinetic selection is used to discriminate the non-substrate dNDP from the substrate dNTP via a P-loop-like motif. Investigating the dynamic behavior of this same motif led to the proposition of a novel mechanism named “strip door” that allows for substrate binding to a relatively closed active site. We also investigated subunit interactions within the dUTPase superfamily and concluded that the cooperative behavior in multimeric enzymes is brought about by the necessity of feed-back regulation in a given structural architecture.

Actions (login required)

Edit Item