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Enregistrement W3156754548

Understanding the Activation Mechanism of Proplasmepsins and the Catalytic Mechanism of Aspartic Proteases With Implications in Drug Development

2020· article· en· W3156754548 sur OpenAlexaff
Ishan Rathore, Vandana Mishra, Chandan Patel, Huogen Xiao, Alla Gustchina, Koushi Hidaka, Alexander Wlodawer, Rickey Y. Yada, Prasenjit Bhaumik

Notice bibliographique

RevueSSRN Electronic Journal · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueMalaria Research and Control
Établissements canadiensUniversity of British ColumbiaUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésActive siteChemistryZymogenStereochemistryAllosteric regulationEnzymeProteasesEnzyme activatorBiochemistry
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Plasmodium parasites that cause malaria produce plasmepsins (PMs), the pepsin-like aspartic proteases. These enzymes, synthesized as inactive zymogens (proPMs), are important antimalarial drug targets due to their role in host hemoglobin degradation. The mechanism of conversion of proPM to its active mature form has not been clearly elucidated. Our structural investigations reveal that the formation of the S-shaped dimer is an innate property of proPMs. The structural studies, biochemical analysis, and molecular dynamics simulations suggest that disruption of the Tyr-Asp loop (121p-4), coordinated with the movement of the loop (L1; 237-245) and helix (H2; 101p-113p) are responsible for the extension of the pro-mature region (harboring the cleavage site), leading to the dissociation of a dimer to monomers. In the acidic pH, the pro-mature region of the monomer adopts a more extended conformation, and protonation of the residues in the prosegment prompts it’s unfolding. We further observed that the active site of the zymogen with the unfolded prosegment is accessible for peptide binding, in contrast to the folded form wherein the active site is blocked. We propose a novel mechanism of auto-activation of vacuolar PM zymogens, which under acidic conditions form a catalytically competent active site and one subunit cleaves the prosegment of the other through a trans-cleavage process, resulting in formation of the first molecule of mature enzyme. The most potent of inhibitors against an enzyme mimic the transition state of the reaction. The success of these kind of inhibitors hugely depend on the correctness of the known mechanism. Mechanism based inhibitors has greater scope of success due to tighter binding and are less likely to be overcome by point mutations. Thus, a better understanding of the catalytic mechanism is warranted in designing potent mechanism based inhibitors against aspartic proteases. Although aspartic proteases have been studied for decades, some of the finer details of the mechanism are not clearly understood. In our study to decipher the binding of the peptide and the position of the water molecule in the initial step of the reaction, we have employed the use of Plasmepsin II (PMII) as a model system and peptidomimetic KNI inhibitors. Here we have solved three crystal structures of PMII bound with KNI inhibitors (10006, 10772 and 10773). Interestingly, we have found that modifications in the functional groups of these inhibitors alter their binding mode. Moreover, in the crystal structure of KNI-10773 bound PMII, we have captured the catalytic water molecule, possibly when the peptide is bound in the active site. In our inhibitor bound structures, the active site aspartates are found to be non-planar which is unusual and contradictory to earlier reported studies. Based on the crystal structures and structural studies, we propose important modification to the current mechanism of pepsin-like aspartic proteases, where the non-planar conformation of Asp216 is responsible for generation of the nucleophile. Thus, our study provides a significant improvement in the understanding of both the activation and the catalytic mechanism of aspartic proteases will help in designing more potent mechanism based inhibitors.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,036
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,218 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2020
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