Structural and biochemical analysis of <i>Bacillus anthracis</i> prephenate dehydrogenase reveals an unusual mode of inhibition by tyrosine via the ACT domain
Notice bibliographique
Résumé
Tyrosine biosynthesis via the shikimate pathway is absent in humans and other animals, making it an attractive target for next‐generation antibiotics, which is increasingly important due to the looming proliferation of multidrug‐resistant pathogens. Tyrosine biosynthesis is also of commercial importance for the environmentally friendly production of numerous compounds, such as pharmaceuticals, opioids, aromatic polymers, and petrochemical aromatics. Prephenate dehydrogenase (PDH) catalyzes the penultimate step of tyrosine biosynthesis in bacteria: the oxidative decarboxylation of prephenate to 4‐hydroxyphenylpyruvate. The majority of PDHs are competitively inhibited by tyrosine and consist of a nucleotide‐binding domain and a dimerization domain. Certain PDHs, including several from pathogens on the World Health Organization priority list of antibiotic‐resistant bacteria, possess an additional ACT domain. However, biochemical and structural knowledge was lacking for these enzymes. In this study, we successfully established a recombinant protein expression system for PDH from Bacillus anthracis (BaPDH), the causative agent of anthrax, and determined the structure of a BaPDH ternary complex with NAD + and tyrosine, a binary complex with tyrosine, and a structure of an isolated ACT domain dimer. We also conducted detailed kinetic and biophysical analyses of the enzyme. We show that BaPDH is allosterically regulated by tyrosine binding to the ACT domains, resulting in an asymmetric conformation of the BaDPH dimer that sterically prevents prephenate binding to either active site. The presented mode of allosteric inhibition is unique compared to both the competitive inhibition established for other PDHs and to the allosteric mechanisms for other ACT‐containing enzymes. This study provides new structural and mechanistic insights that advance our understanding of tyrosine biosynthesis in bacteria. Enzymes Prephenate dehydrogenase from Bacillus anthracis (PDH): EC database ID: 1.3.1.12 . Databases Coordinates and structure factors have been deposited in the Protein Data Bank (PDB) with accession numbers PDB ID: 6U60 (BaPDH complex with NAD + and tyrosine), PDB ID: 5UYY (BaPDH complex with tyrosine), and PDB ID: 5V0S (BaPDH isolated ACT domain dimer). The diffraction images are available at http://proteindiffraction.org with DOIs: https://doi.org/10.18430/M35USC , https://doi.org/10.18430/M35UYY , and https://doi.org/10.18430/M35V0S .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».