Étude structure-fonction des fructose-1,6-bisphosphate aldolases métallo-dépendantes : mécanisme catalytique et développement d’antimicrobiens

Les fructose-1,6-bisphosphate aldolases (FBPA) sont des enzymes glycolytiques (EC 4.1.2.13) qui catalysent la transformation réversible du fructose-1,6-bisphosphate (FBP) en deux trioses-phosphates, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) et le dihydroxyacétone phosphate (DHAP). Il existe deux classes de FBPA qui diffèrent au niveau de leur mécanisme catalytique. Les classes I passent par la formation d’un intermédiaire covalent de type iminium alors que les classes II, métallodépendantes, utilisent généralement un zinc catalytique. Contrairement au mécanisme des classes I qui a été très étudié, de nombreuses interrogations subsistent au sujet de celui des classes II. Nous avons donc entrepris une analyse détaillée de leur mécanisme réactionnel en nous basant principalement sur la résolution de structures cristallographiques. De nombreux complexes à haute résolution furent obtenus et ont permis de détailler le rôle de plusieurs résidus du site actif de l’enzyme. Nous avons ainsi corrigé l’identification du résidu responsable de l’abstraction du proton de l’O4 du FBP, une étape cruciale du mécanisme. Ce rôle, faussement attribué à l’Asp82 (chez Helicobacter pylori), est en fait rempli par l’His180, un des résidus coordonant le zinc. L’Asp82 n’en demeure pas moins essentiel car il oriente, active et stabilise les substrats. Enfin, notre étude met en évidence le caractère dynamique de notre enzyme dont la catalyse nécessite la relocalisation du zinc et de nombreux résidus. La dynamique de la protéine ne permet pas d’étudier tous les aspects du mécanisme uniquement par l’approche cristallographique. En particulier, le résidu effectuant le transfert stéréospécifique du proton pro(S) sur le carbone 3 (C3) du DHAP est situé sur une boucle qui n’est visible dans aucune de nos structures. Nous avons donc développé un protocole de dynamique moléculaire afin d’étudier sa dynamique. Validé par l’étude d’inhibiteurs de la classe I, l’application de notre protocole aux FBPA de classe II a confirmé l’identification du résidu responsable de cette abstraction chez Escherichia coli (Glu182) mais pointe vers un résidu diffèrent chez H. pylori (Glu149 au lieu de Glu142). Nos validations expérimentales confirment ces observations et seront consolidées dans le futur. Les FBPA de classe II sont absentes du protéome humain mais sont retrouvées chez de nombreux pathogènes, pouvant même s'y révéler essentielles. Elles apparaissent donc comme étant une cible idéale pour le développement de nouveaux agents anti-microbiens. L’obtention de nouveaux analogues des substrats pour ces enzymes a donc un double intérêt, obtenir de nouveaux outils d’étude du mécanisme mais aussi développer des molécules à visée pharmacologique. En collaboration avec un groupe de chimistes, nous avons optimisé le seul inhibiteur connu des FBPA de classe II. Les composés obtenus, à la fois plus spécifiques et plus puissants, permettent d’envisager une utilisation pharmacologique. En somme, c’est par l’utilisation de techniques complémentaires que de nouveaux détails moléculaires de la catalyse des FBPA de classe II ont pu être étudiés. Ces techniques permettront d’approfondir la compréhension fine du mécanisme catalytique de l’enzyme et offrent aussi de nouvelles perspectives thérapeutiques.

La tagatose-1,6-bisphosphate aldolase et la fructose-1,6-bisphosphate aldolase de classe I : mécanisme et stéréospécificité

La tagatose-1,6-biphosphate aldolase de Streptococcus pyogenes est une aldolase qui fait preuve d'un remarquable manque de spécificité vis à vis de ses substrats. En effet, elle catalyse le clivage réversible du tagatose-1,6-bisphosphate (TBP), mais également du fructose-1,6-bisphosphate (FBP), du sorbose-1,6-bisphosphate et du psicose-1,6-bisphosphate, quatre stéréoisomères, en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Aldolase de classe I, qui donc catalyse sa réaction en formant un intermédiaire covalent obligatoire, ou base de Schiff, avec son susbtrat, la TBP aldolase de S. pyogenes partage 14 % d’identité avec l’enzyme modèle de cette famille, la FBP aldolase de muscle de mammifère. Bien que le mécanime catalytique de la FBP aldolase des mammifères ait été examiné en détails et qu’il soit approprié d’en tirer des renseignements quant à celui de la TBP aldolase, le manque singulier de stéréospécificité de cette dernière tant dans le sens du clivage que celui de la condensation n’est toujours pas éclairci. Afin de mettre à jour les caractéristiques du mécanisme enzymatique, une étude structurale de la TBP aldolase de S. pyogenes, un pathogène humain extrêmement versatile, a été entreprise. Elle a permis la résolution des structures de l’enzyme native et mutée, en complexe avec des subtrats et des inhibiteurs compétitifs, à des résolutions comprises entre 1.8 Å et 2.5 Å. Le trempage des cristaux de TBP aldolase native et mutante dans une solution saturante de FBP ou TBP a en outre permis de piéger un authentique intermédiaire covalent lié à la Lys205, la lysine catalytique. La determination des profils pH de la TBP aldolase native et mutée, entreprise afin d'évaluer l’influence du pH sur la réaction de clivage du FBP et TBP et ìdentifier le(s) résidu(s) impliqué(s), en conjonction avec les données structurales apportées par la cristallographie, ont permis d’identifier sans équivoque Glu163 comme résidu responsable du clivage. En effet, le mode de liaison sensiblement différent des ligands utilisés selon la stéréochimie en leur C3 et C4 permet à Glu163, équivalent à Glu187 dans la FBP aldolase de classe I, d’abstraire le proton sur l’hydroxyle du C4 et ainsi d’amorcer le clivage du lien C3-C4. L’étude du mécanimse inverse, celui de la condensation, grâce par exemple à la structure de l’enzyme native en complexe avec ses substrats à trois carbones le DHAP et le G3P, a en outre permis d’identifier un isomérisme du substrat G3P comme possible cause de la synthèse des isomères en C4 par cette enzyme. Ce résultat, ainsi que la decouverte d’un possible isomérisme cis-trans autour du lien C2-C3 de la base de Schiff formée avec le DHAP, identifié précedemment, permet de cerner presque complètement les particularités du mécanisme de cette enzyme et d’expliquer comment elle est capable de synthétiser les quatres stéréoisomères 3(S/R), 4(S/R). De plus, la résolution de ces structures a permis de mettre en évidence trois régions très mobiles de la protéine, ce qui pourrait être relié au rôle postulé de son isozyme chez S. pyogenes dans la régulation de l’expression génétique et de la virulence de la bactérie. Enfin, la résolution de la structure du mutant Lys229→Met de la FBP aldolase de muscle en complexe avec la forme cyclique du FBP, de même que des études cristallographiques sur le mutant équivalent Lys205→Met de la TBP aldolase de S. pyogenes et des expériences de calorimétrie ont permis d’identifier deux résidus particuliers, Ala31 et Asp33 chez la FBP aldolase, comme possible cause de la discrimination de cette enzyme contre les substrats 3(R) et 4(S), et ce par encombrement stérique des substrats cycliques. La cristallographie par rayons X et la cinétique enzymatique ont ainsi permis d'avancer dans l'élucidation du mécanisme et des propriétés structurales de cette enzyme aux caractéristiques particulières.

Fructose-1,6-bisphosphate preserves intracellular glutathione and protects cortical neurons against oxidative stress

Fructose-1,6-bisphosphate (FBP), an endogenous intermediate of glycolysis, protects the brain against ischemia-reperfusion injury. The mechanisms of FBP protection after cerebral ischemia are not well understood. The current study was undertaken to determine whether FBP protects primary neurons against hypoxia and oxidative stress by preserving reduced glutathione (GSH). Cultures of pure cortical neurons were subjected to oxygen deprivation, a donor of nitric oxide and superoxide radicals (3-morpholinosydnonimine), an inhibitor of glutathione synthesis (L-buthionine-sulfoximine) or glutathione reductase (1,3-bis(2-chloroethyl)-1-nitrosourea) in the presence or absence of FBP (3.5 mM). Neuronal viability was determined using an 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide assay. FBP protected neurons against hypoxia-reoxygenation and oxidative stress under conditions of compromised GSH metabolism. The efficacy of FBP depended on duration of hypoxia and was associated with higher intracellular GSH concentration, an effect partly mediated via increased glutathione reductase activity.

La tagatose-1,6-bisphosphate aldolase et la fructose-1,6-bisphosphate aldolase de classe I : mécanisme et stéréospécificité

La tagatose-1,6-biphosphate aldolase de Streptococcus pyogenes est une aldolase qui fait preuve d'un remarquable manque de spécificité vis à vis de ses substrats. En effet, elle catalyse le clivage réversible du tagatose-1,6-bisphosphate (TBP), mais également du fructose-1,6-bisphosphate (FBP), du sorbose-1,6-bisphosphate et du psicose-1,6-bisphosphate, quatre stéréoisomères, en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Aldolase de classe I, qui donc catalyse sa réaction en formant un intermédiaire covalent obligatoire, ou base de Schiff, avec son susbtrat, la TBP aldolase de S. pyogenes partage 14 % d’identité avec l’enzyme modèle de cette famille, la FBP aldolase de muscle de mammifère. Bien que le mécanime catalytique de la FBP aldolase des mammifères ait été examiné en détails et qu’il soit approprié d’en tirer des renseignements quant à celui de la TBP aldolase, le manque singulier de stéréospécificité de cette dernière tant dans le sens du clivage que celui de la condensation n’est toujours pas éclairci. Afin de mettre à jour les caractéristiques du mécanisme enzymatique, une étude structurale de la TBP aldolase de S. pyogenes, un pathogène humain extrêmement versatile, a été entreprise. Elle a permis la résolution des structures de l’enzyme native et mutée, en complexe avec des subtrats et des inhibiteurs compétitifs, à des résolutions comprises entre 1.8 Å et 2.5 Å. Le trempage des cristaux de TBP aldolase native et mutante dans une solution saturante de FBP ou TBP a en outre permis de piéger un authentique intermédiaire covalent lié à la Lys205, la lysine catalytique. La determination des profils pH de la TBP aldolase native et mutée, entreprise afin d'évaluer l’influence du pH sur la réaction de clivage du FBP et TBP et ìdentifier le(s) résidu(s) impliqué(s), en conjonction avec les données structurales apportées par la cristallographie, ont permis d’identifier sans équivoque Glu163 comme résidu responsable du clivage. En effet, le mode de liaison sensiblement différent des ligands utilisés selon la stéréochimie en leur C3 et C4 permet à Glu163, équivalent à Glu187 dans la FBP aldolase de classe I, d’abstraire le proton sur l’hydroxyle du C4 et ainsi d’amorcer le clivage du lien C3-C4. L’étude du mécanimse inverse, celui de la condensation, grâce par exemple à la structure de l’enzyme native en complexe avec ses substrats à trois carbones le DHAP et le G3P, a en outre permis d’identifier un isomérisme du substrat G3P comme possible cause de la synthèse des isomères en C4 par cette enzyme. Ce résultat, ainsi que la decouverte d’un possible isomérisme cis-trans autour du lien C2-C3 de la base de Schiff formée avec le DHAP, identifié précedemment, permet de cerner presque complètement les particularités du mécanisme de cette enzyme et d’expliquer comment elle est capable de synthétiser les quatres stéréoisomères 3(S/R), 4(S/R). De plus, la résolution de ces structures a permis de mettre en évidence trois régions très mobiles de la protéine, ce qui pourrait être relié au rôle postulé de son isozyme chez S. pyogenes dans la régulation de l’expression génétique et de la virulence de la bactérie. Enfin, la résolution de la structure du mutant Lys229→Met de la FBP aldolase de muscle en complexe avec la forme cyclique du FBP, de même que des études cristallographiques sur le mutant équivalent Lys205→Met de la TBP aldolase de S. pyogenes et des expériences de calorimétrie ont permis d’identifier deux résidus particuliers, Ala31 et Asp33 chez la FBP aldolase, comme possible cause de la discrimination de cette enzyme contre les substrats 3(R) et 4(S), et ce par encombrement stérique des substrats cycliques. La cristallographie par rayons X et la cinétique enzymatique ont ainsi permis d'avancer dans l'élucidation du mécanisme et des propriétés structurales de cette enzyme aux caractéristiques particulières.

Crystallographic evidence for the action of potassium, thallium, and lithium ions on fructose-1,6-bisphosphatase.

Fructose-1,6-bisphosphatase (Fru-1,6-Pase; D-fructose-1,6-bisphosphate 1-phosphohydrolase, EC 3.1.3.11) requires two divalent metal ions to hydrolyze alpha-D-fructose 1,6-bisphosphate. Although not required for catalysis, monovalent cations modify the enzyme activity; K+ and Tl+ ions are activators, whereas Li+ ions are inhibitors. Their mechanisms of action are still unknown. We report here crystallographic structures of pig kidney Fru-1,6-Pase complexed with K+, Tl+, or both Tl+ and Li+. In the T form Fru-1,6-Pase complexed with the substrate analogue 2,5-anhydro-D-glucitol 1,6-bisphosphate (AhG-1,6-P2) and Tl+ or K+ ions, three Tl+ or K+ binding sites are found. Site 1 is defined by Glu-97, Asp-118, Asp-121, Glu-280, and a 1-phosphate oxygen of AhG-1,6-P2; site 2 is defined by Glu-97, Glu-98, Asp-118, and Leu-120. Finally, site 3 is defined by Arg-276, Glu-280, and the 1-phosphate group of AhG-1,6-P2. The Tl+ or K+ ions at sites 1 and 2 are very close to the positions previously identified for the divalent metal ions. Site 3 is specific to K+ or Tl+. In the divalent metal ion complexes, site 3 is occupied by the guanidinium group of Arg-276. These observations suggest that Tl+ or K+ ions can substitute for Arg-276 in the active site and polarize the 1-phosphate group, thus facilitating nucleophilic attack on the phosphorus center. In the T form complexed with both Tl+ and Li+ ions, Li+ replaces Tl+ at metal site 1. Inhibition by lithium very likely occurs as it binds to this site, thus retarding turnover or phosphate release. The present study provides a structural basis for a similar mechanism of inhibition for inositol monophosphatase, one of the potential targets of lithium ions in the treatment of manic depression.

Structure d'une tagatose-1,6-bisphosphate aldolase de classe I : étude d'une apparente perte de stéréospécificité

La tagatose-1,6-biphosphate aldolase de Streptococcus pyogenes est une aldolase de classe I qui fait montre d'un remarquable manque de spécificité vis à vis de ses substrats. En effet, elle catalyse le clivage réversible du tagatose-1,6-biphosphate (TBP), mais également du fructose-1,6-biphosphate (FBP), du sorbose-1,6-biphosphate et du psicose-1,6-biphosphate, quatre stéréoisomères, en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Afin de mettre à jour les caractéristiques du mécanisme enzymatique, une étude structurale de la TBP aldolase de S. pyogenes, un pathogène humain extrêmement versatile, a été entreprise. Elle a permis la résolution de la structure native et en complexe avec le DHAP, a respectivement 1.87 et 1.92 Å de résolution. Ces mêmes structures ont permis de se représenter plus clairement le site actif de l'enzyme en général, et les résidus catalytiques en particulier. Le trempage des cristaux de TBP aldolase dans une solution saturante de DHAP a en outre permis de piéger un authentique intermédiaire iminium, ainsi que sa géométrie particulière en atteste. Des expériences d'échange de proton, entreprises afin d'évaluer le stéréoisomérisme du transfert de proton catalytique, ont également permis de faire une intéressante découverte : la TBP aldolase ne peut déprotoner le coté pro-R du C3 du DHAP, mais peut le protonner. Ce résultat, ainsi que la comparaison de la structure du complexe TBP aldolase-DHAP avec la structure du complexe FBP aldolase de muscle de lapin- DHAP, pointe vers un isomérisme cis-trans autour du lien C2-C3 de la base de Schiff formée avec le DHAP. De plus, la résolution de ces deux structures a permis de mettre en évidence trois régions très mobiles de la protéine, ce qui pourrait être relié au rôle postulé de son isozyme chez S. pyogenes dans la régulation de l’expression génétique et de la virulence de la bactérie. La cristallographie par rayons X et la cinétique enzymatique ont ainsi permis d'avancer dans l'élucidation du mécanisme et des propriétés structurales de cette enzyme aux caractéristiques particulières.

Fructose-1,6-Bisphosphatase overexpression in pancreatic [beta]-cells results in reduced insulin secretion : a new mechanism for fat-induced impairment of [beta]-cell function

Fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase) is a gluconeogenic enzyme that is upregulated in islets or pancreatic beta-cell lines exposed to high fat. However, whether specific beta-cell upregulation of FBPase can impair insulin secretory function is not known. The objective of this study therefore is to determine whether a specific increase in islet beta-cell FBPase can result in reduced glucose-mediated insulin secretion.

To test this hypothesis, we have generated three transgenic mouse lines overexpressing the human FBPase (huFBPase) gene specifically in pancreatic islet beta-cells. In addition, to investigate the biochemical mechanism by which elevated FBPase affects insulin secretion, we made two pancreatic beta-cell lines (MIN6) stably overexpressing huFBPase.

FBPase transgenic mice showed reduced insulin secretion in response to an intravenous glucose bolus. Compared with the untransfected parental MIN6, FBPase-overexpressing cells showed a decreased cell proliferation rate and significantly depressed glucose-induced insulin secretion. These defects were associated with a decrease in the rate of glucose utilization, resulting in reduced cellular ATP levels.

Taken together, these results suggest that upregulation of FBPase in pancreatic islet beta-cells, as occurs in states of lipid oversupply and type 2 diabetes, contributes to insulin secretory dysfunction.

Fructose-1, 6-diphosphate (FDP) as a novel antidote for yellow oleander-induced cardiac toxicity: a randomized controlled double blind study

BACKGROUND: Cardiac toxicity due to ingestion of oleander plant seeds in Sri Lanka and some other South Asian countries is very common. At present symptomatic oleander seed poisoning carries a mortality of 10% in Sri Lanka and treatment of yellow oleander poisoning is limited to gastric decontamination and atropine administration. The only proven effective antidote is digoxin antibodies but these are not available for routine use because of the high cost. The main objective of this study is to investigate the effectiveness of a new and inexpensive antidote for patients with life threatening arrhythmias due oleander poisoning. METHOD/DESIGN: We set up a randomised double blind clinical trial to assess the effectiveness of Fructose 1, 6 diphosphate (FDP) in acute yellow oleander poisoning patients admitted to the adult medical wards of a tertiary hospital in Sri Lanka. Patients will be initially resuscitated following the national guidelines and eligible patients will be randomised to receive either FDP or an equal amount of normal saline. The primary outcome measure for this study is the sustained reversion to sinus rhythm with a heart rate greater than 50/min within 2 hours of completion of FDP/placebo bolus. Secondary outcomes include death, reversal of hyperkalaemia on the 6, 12, 18 and 24 hour samples and maintenance of sinus rhythm on the holter monitor. Analysis will be on intention-to-treat. DISCUSSION: This trial will provide information on the effectiveness of FDP in yellow oleander poisoning. If FDP is effective in cardiac glycoside toxicity, it would provide substantial benefit to the patients in rural Asia. The drug is inexpensive and thus could be made available at primary care hospitals if proven to be effective. TRIAL REGISTRATION: Current Controlled trial ISRCTN71018309.

Utilização da frutose-1, 6-Bisfosfato como um protetor celular na preservação de fígados para transplante

A solução de preservação da Universidade de Wisconsin (UW) é considerada a solução padrão para preservação de fígados, rins e pâncreas. A frutose-1,6-bisfosfato (FBP) é uma substância que apresenta efeito protetor do fígado contra injúrias provocadas por agentes químicos e ocorridas durante o período de isquemia-reperfusão. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da FBP na composição de soluções para preservação de fígados para transplante. Neste estudo experimental, a perfusão e a preservação dos fígados foram realizadas em cada grupo com as soluções de UW, UW contendo 10 mmol/L de FBP (UWM) e FBP 10 mmol/L (FBPS), respectivamente. Os fígados foram armazenados em um recipiente plástico contendo solução de preservação a 4oC por 24 horas. As mensurações bioquímicas de AST, ALT, LDH e TBARS foram realizadas em amostras das soluções de preservação nos tempos de 0, 12, 18 e 24 horas. A análise histológica foi realizada em fígados preservados por 24 horas. O grau de preservação observado com as soluções de UW e FBPS foi similar até 18 horas de armazenamento. A adição de 10 mmol/L de FBP à solução de UW provocou um aumento das injúrias ocorridas e uma pior preservação quando comparado ao grupo armazenado em UW. A FBP protegeu os fígados contra danos causados pelos radicais livres por tempos de preservação inferiores a 18 horas. Não houve diferença significativa entre os grupos na análise histológica dos fígados preservados no tempo de 24 horas. A FBP utilizada em solução foi eficaz na preservação de fígados, podendo ser um importante constituinte para outras formulações.

Intermédiaires réactionnels de la fructose-1,6-biphosphate aldolase de Leishmania mexicana : comparaison avec l'enzyme de mammifère et recrutement de la région C-terminale

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Intermédiaires réactionnels de la fructose-1,6-biphosphate aldolase de Leishmania mexicana : comparaison avec l'enzyme de mammifère et recrutement de la région C-terminale

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Intoxicação experimental de cães com folhas verdes de Nerium oleander e uso da frutose 1,6 difosfato e da glicose como tratamentos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Binding and regulatory properties of phosphofructokinase from swine kidney

The influence of fructose 2,6-bisphosphate on the activation of purified swine kidney phosphofructokinase as a function of the concentration of fructose 6P, ATP and citrate was investigated. The purified enzyme was nearly completely inhibited in the presence of 2 mM ATP. The addition of 20 nM fructose 2,6-P2 reversed the inhibition and restored more than 80% of the activity. In the absence of fructose 2,6-P2 the reaction showed a sigmoidal dependence on fructose-6-phosphate. The addition of 10 nM fructose 2,6-bisphosphate decreased the K0.5 for fructose 6-phosphate from 3 mM to 0.4 mM in the presence of 1.5 mM ATP. These results clearly show that fructose 2,6-bisphosphate increases the affinity of the enzyme for fructose 6-phosphate and decreases the inhibitory effect of ATP. The extent of inhibition by citrate was also significantly decreased in the presence of fructose 2,6-phosphate. The influence of various effectors of phosphofructokinase on the binding of ATP and fructose 6-P to the enzyme was examined in gel filtration studies. It was found that kidney phosphofructokinase binds 5.6 moles of fructose 6-P per mole of enzyme, which corresponds to about one site per subunit of tetrameric enzyme. The KD for fructose 6-P was 13 microM and in the presence of 0.5 mM ATP it increased to 27 microM. The addition of 0.3 mM citrate also increased the KD for fructose 6-P to about 40 microM. AMP, 10 microM, decreased the KD to 5 microM and the addition of fructose 2,6-phosphate decreased the KD for fructose 6-P to 0.9 microM. The addition of these compounds did not effect the maximal amount of fructose 6-P bound to the enzyme, which indicated that the binding site for these compounds might be near, but was not identical to the fructose 6-P binding site. The enzyme bound a maximum of about 12.5 moles of ATP per mole, which corresponds to 3 moles per subunit. The KD of the site with the highest affinity for ATP was 4 microM, and it increased to 15 microM in the presence of fructose 2,6-bisphosphate. The addition of 50 microM fructose 1,6-bisphosphate increased the KD for ATP to 5.9 microM. AMP increased the KD to 5.9 microM whereas 0.3 mM citrate decreased the KD for ATP to about 2 microM.(ABSTRACT TRUNCATED AT 400 WORDS).

Studies on active site mutants of P-falciparum adenylosuccinate synthetase: Insights into enzyme catalysis and activation

Adenylosuccinate synthetase catalyzes a reversible reaction utilizing IMP, GTP and aspartate in the presence of Mg2+ to form adenylosuccinate, GDP and inorganic phosphate. Comparison of similarly liganded complexes of Plasmodium falciparum, mouse and Escherichia coil AdSS reveals H-bonding interactions involving nonconserved catalytic loop residues (Asn429, Lys62 and Thr307) that are unique to the parasite enzyme. Site-directed mutagenesis has been used to examine the role of these interactions in catalysis and structural organization of P. falciparum adenylosuccinate synthetase (PfAdSS). Mutation of Asn429 to Val, Lys62 to Leu and Thr307 to Val resulted in an increase in K-m values for IMP, GTP and aspartate, respectively along with a 5 fold drop in the k(cat) value for N429V mutant suggesting the role of these residues in ligand binding and/or catalysis. We have earlier shown that the glycolytic intermediate, fructose 1,6 bisphosphate, which is an inhibitor of mammalian AdSS is an activator of the parasite enzyme. Enzyme kinetics along with molecular docking suggests a mechanism for activation wherein F16BP seems to be binding to the Asp loop and inducing a conformation that facilitates aspartate binding to the enzyme active site. Like in other AdSS, a conserved arginine residue (Arg155) is involved in dimer crosstalk and interacts with IMP in the active site of the symmetry related subunit of PfAdSS. We also report on the iochemical characterization of the arginine mutants (R155L, R155K and R155A) which suggests that unlike in E. coil AdSS, Arg155 in PfAdSS influences both ligand binding and catalysis. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.