Gluconacetobacter diazotrophicus (Gd6PGD)由来の新規な膜関連6-ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼの構造から、短鎖6PGDのサブファミリーが明らかになった

The structure of a novel membrane-associated 6-phosphogluconate dehydrogenase from Gluconacetobacter diazotrophicus (Gd6PGD) reveals a subfamily of short-chain 6PGDs.

• Pedro D Sarmiento-Pavía
• Annia Rodríguez-Hernández
• Adela Rodríguez-Romero
• Martha E Sosa-Torres

抄録

酵素6-ホスホグルコン酸脱水素酵素は、6-ホスホグルコン酸のリブロース-5-リン酸への変換を触媒する。この酵素は、ヌクレオチドや核酸の合成に不可欠なリボース前駆体を生成する酸化的リン酸ペントース経路の重要な反応です。私たちは、この酵素の立体構造を酢酸菌グルコナセトバクター・ジアゾトロフィカス（Gd6PGD）から初めて決定することに成功しました。活性なGd6PGDはホモ二量体（70 kDa）であり、窒素固定性微生物の可溶性画分と膜画分の両方に存在していた。Ｇｄ６ＰＧＤは、長鎖サブファミリー（４８０ＡＡ）（例えば、Ｏｖｉｓｓ ａｒｉｅｓ、Ｈｏｍｏ ｓａｐｉｅｎｓ）と比較して、新たに記載された短鎖（３３３Ａ）６ＰＧＤのサブファミリーに属している。Gd6PGDの短いアミノ酸配列は、C末端ドメインの疎水性残基の露出を誘導する。このような構造的特徴が、Gd6PGDが膜に結合するための鍵を握っています。さらに、機能の面では、短鎖6PGDはNADPよりもNADを好むようで、エネルギー保存のために酸素を水に還元するために末端オキシダーゼによって必要とされる微生物の膜結合NADHデヒドロゲナーゼにNADHを提供しています。

The enzyme 6-phosphogluconate dehydrogenase catalyzes the conversion of 6-phosphogluconate to ribulose-5-phosphate. It represents an important reaction in the oxidative Pentose Phosphate Pathway, producing a ribose precursor essential for nucleotide and nucleic acid synthesis. We succeeded, for the first time, to determine the three-dimensional structure of this enzyme from an acetic acid bacterium, Gluconacetobacter diazotrophicus (Gd6PGD). Active Gd6PGD, a homodimer (70 kDa), was present both in the soluble and the membrane fraction of the nitrogen-fixing microorganism. The Gd6PGD belongs to the newly described subfamily of short-chain (333 AA) 6PGDs, compared to the long-chain subfamily (480 AA) (e.g. Ovis aries, Homo sapiens). The shorter amino acid sequence in Gd6PGD induces the exposition of hydrophobic residues in the C-terminal domain. This distinct structural feature is key for the protein to associate with the membrane. Furthermore, in terms of function, the short-chain 6PGD seems to prefer NAD over NADP , delivering NADH to the membrane-bound NADH dehydrogenase of the microorganisms required by the terminal oxidases to reduce dioxygen to water for energy conservation.

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