ジヒドロプテロン酸合成酵素へのリガンド結合に対するオスモライトの効果

Effects of Osmolytes on Ligand Binding to Dihydropteroate Synthase from .

• Deepika Nambiar
• Ojaswini Sharma
• Michael R Duff
• Elizabeth E Howell

抄録

リガンドとオスモライトの相互作用は、タンパク質に対する親和性に影響を与え、コソリュートとリガンドの官能基に依存している。ここでは、浸透圧ストレス条件下でのジヒドロプテロン酸合成酵素(BaDHPS)へのリガンド結合を調べた。オスモライト効果は、コスモライトとリガンドに特異的であり、溶液中の遊離リガンドとオスモライトの相互作用を示唆していた。解離率はほとんどのオスモライト溶液中で減少しながら、プテリンピロリン酸の協会率は、1 Mのトレハロースの存在下で2倍の減少を除いて、ほとんどのオスモライトの影響を受けませんでした。溶液の粘度と誘電率は、オスモライトの効果と相関していませんでした。実験結果は、オスモライトとリガンドの間の予測された優先的相互作用係数（Δμ/）と比較された。Δμ/は、ほとんどの浸透物質の実験データを予測することができました。トレハロースとプロリン効果は、これらの2つのオスモライトは、単純な優先的相互作用よりも複雑な方法で結合に影響を与える可能性があることを示し、予測値と相関していませんでした。さらに、オスモライトは弱く、BaDHPSの親和性を変更したスルファ剤スルファチアゾールと相互作用し、弱い相互作用のこれらのタイプはまた、薬物結合に影響を与えることができることを示唆している。オスモライトは、2つの異なる葉酸サイクル酵素（DHFRsとDHPS）に結合するリガンドに影響を与えるように、我々は、他の葉酸サイクル酵素へのリガンドの結合がどのようにオスモライトの存在によって変更されるかを予測した。

Osmolyte interactions with ligands can affect their affinity for proteins and are dependent upon the cosolute and the functional groups of the ligand. Here, we explored ligand binding to dihydropteroate synthase (BaDHPS) under osmotic stress conditions. Osmolyte effects were specific to the cosolute and ligand, suggesting interaction of the osmolytes with the free ligands in solution. The association rates of pterin pyrophosphate were mostly unaffected by the osmolytes, except for a 2-fold decrease in the presence of 1 M trehalose, while the dissociation rates decreased in most osmolyte solutions. The viscosity and dielectric constant of the solution did not correlate with the effects of the osmolytes. Experimental results were compared with predicted preferential interaction coefficients (Δμ/) between the osmolytes and ligands. The Δμ/ were able to predict the experimental data for most of the osmolytes. Trehalose and proline effects did not correlate with the predicted values, indicating that these two osmolytes may affect binding in more complex ways than simple preferential interactions. Additionally, osmolytes weakly interacted with the sulfa drug sulfathiazole, which altered its affinity for BaDHPS, suggesting that these types of weak interactions can also impact drug binding. As osmolytes affect ligands binding to two different folate cycle enzymes (DHFRs and DHPS), we predicted how ligand binding to other folate cycle enzymes will be altered by the presence of osmolytes.