1. Tyrosine metabolism: identification of a key residue in the acquisition of prephenate aminotransferase activity by 1β aspartate aminotransferase
- Author
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Gilles Curien, Cécile Giustini, Matthieu Graindorge, David Cobessi, Michel Matringe, Adeline Robin, Serge Crouzy, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe modélisation et chimie théorique (MCT), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), FRISBI ANR-10-INSB-05-02, GRAL within the Grenoble Partnership for Structural Biology (PSB) ANR-10-LABX-49-01, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), French Atomic Energy Commission, University of Grenoble Alpes, University of Grenoble Alpes (Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology) ANR-10-LABEX-04, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
- Subjects
Models, Molecular ,0301 basic medicine ,Chloroplasts ,Cyclohexanecarboxylic Acids ,Protein Conformation ,Transamination ,Amino Acid Motifs ,Arabidopsis ,Crystallography, X-Ray ,Biochemistry ,Substrate Specificity ,Isoaspartate ,0302 clinical medicine ,1 aspartate aminotransferase ,structure function ,Arabidopsis thaliana ,Transferase ,Tyrosine ,Conserved Sequence ,chemistry.chemical_classification ,biology ,[SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM] ,Chemistry ,molecular modeling Abreviation: AAT Aspartate aminotransferase ,Thermus thermophilus ,Recombinant Proteins ,1β aspartate/prephenate aminotransferase ,Amino Acids, Dicarboxylic ,[SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM] ,[SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM] ,030220 oncology & carcinogenesis ,congenital, hereditary, and neonatal diseases and abnormalities ,Molecular Dynamics Simulation ,03 medical and health sciences ,Species Specificity ,Cyclohexenes ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Amino Acid Sequence ,Aspartate Aminotransferases ,[SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM] ,Molecular Biology ,Transaminases ,Sequence Homology, Amino Acid ,Arabidopsis Proteins ,molecular modeling ,Mutagenesis ,Cell Biology ,arogenate route ,biology.organism_classification ,[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation ,tyrosine metabolism ,030104 developmental biology ,Enzyme ,prephenate ,PAT Prephenate aminotransferase ,Sequence Alignment ,Sinorhizobium meliloti - Abstract
International audience; Alternative routes for the post-chorismate branch of the biosynthetic pathway leading to tyrosine exist, the 4-hydroxyphenylpyruvate or the arogenate route. The arogenate route involves the transamination of prephenate into arogenate. In a previous study, we found that, depending on the microorganisms possessing the arogenate route, three different aminotransferases evolved to perform prephenate transamination, that is, 1β aspartate aminotransferase (1β AAT), N-succinyl-l,l-diaminopimelate aminotransferase, and branched-chain aminotransferase. The present work aimed at identifying molecular determinant(s) of 1β AAT prephenate aminotransferase (PAT) activity. To that purpose, we conducted X-ray crystal structure analysis of two PAT competent 1β AAT from Arabidopsis thaliana and Rhizobium meliloti and one PAT incompetent 1β AAT from R. meliloti. This structural analysis supported by site-directed mutagenesis, modeling, and molecular dynamics simulations allowed us to identify a molecular determinant of PAT activity in the flexible N-terminal loop of 1β AAT. Our data reveal that a Lys/Arg/Gln residue in position 12 in the sequence (numbering according to Thermus thermophilus 1β AAT), present only in PAT competent enzymes, could interact with the 4-hydroxyl group of the prephenate substrate, and thus may have a central role in the acquisition of PAT activity by 1β AAT.
- Published
- 2019