Structure and catalytic mechanism of glucosamine 6-phosphate deaminase from Escherichia coli at 2.1 Å resolution

Background: Glucosamine 6-phosphate deaminase from Escherichia coli is an allosteric hexameric enzyme which catalyzes the reversible conversion of D-glucosamine 6-phosphate into D-fructose 6-phosphate and ammonium ion and is activated by N-acetyl-D-glucosamine 6-phosphate. Mechanistically, it belongs to the group of aldose-ketose isomerases, but its reaction also accomplishes a simultaneous amination/deamination. The determination of the structure of this protein provides fundamental knowledge for understanding its mode of action and the nature of allosteric conformational changes that regulate its function. Results: The crystal structure of glucosamine 6-phosphate deaminase with bound phosphate ions is presented at 2.1 Å resolution together with the refined structures of the enzyme in complexes with its allosteric activator and with a competitive inhibitor. The protein fold can be described as a modified NAD-binding domain. Conclusions: From the similarities between the three presented structures, it is concluded that these represent the enzymatically active R state conformer. A mechanism for the deaminase reaction is proposed. It comprises steps to open the pyranose ring of the substrate and a sequence of general base-catalyzed reactions to bring about isomerization and deamination, with Asp72 playing a key role as a proton exchanger.

The Crystal Complex of Phosphofructokinase-2 of Escherichia coli with Fructose-6-phosphate KINETIC AND STRUCTURAL ANALYSIS OF THE ALLOSTERIC ATP INHIBITION

Substrate inhibition by ATP is a regulatory feature of the phosphofructokinases isoenzymes from Escherichia coli (Pfk-1 and Pfk-2). Under gluconeogenic conditions, the loss of this regulation in Pfk-2 causes substrate cycling of fructose-6-phosphate (fructose-6-P) and futile consumption of ATP delaying growth. In the present work, we have broached the mechanism of ATP-induced inhibition of Pfk-2 from both structural and kinetic perspectives. The crystal structure of Pfk-2 in complex with fructose-6-P is reported to a resolution of 2 angstrom. The comparison of this structure with the previously reported inhibited form of the enzyme suggests a negative interplay between fructose-6-P binding and allosteric binding of MgATP. Initial velocity experiments show a linear increase of the apparent K(0.5) for fructose-6-P and a decrease in the apparent k(cat) as a function of MgATP concentration. These effects occur simultaneously with the induction of a sigmoidal kinetic behavior (n(H) of approximately 2). Differences and resemblances in the patterns of fructose-6-P binding and the mechanism of inhibition are discussed for Pfk-1 and Pfk-2, as an example of evolutionary convergence, because these enzymes do not share a common ancestor.

Effects of fructose on hepatic glucose metabolism in humans.

Hepatic and extrahepatic insulin sensitivity was assessed in six healthy humans from the insulin infusion required to maintain an 8 mmol/l glucose concentration during hyperglycemic pancreatic clamp with or without infusion of 16.7 micromol. kg(-1). min(-1) fructose. Glucose rate of disappearance (GR(d)), net endogenous glucose production (NEGP), total glucose output (TGO), and glucose cycling (GC) were measured with [6,6-(2)H(2)]- and [2-(2)H(1)]glucose. Hepatic glycogen synthesis was estimated from uridine diphosphoglucose (UDPG) kinetics as assessed with [1-(13)C]galactose and acetaminophen. Fructose infusion increased insulin requirements 2.3-fold to maintain blood glucose. Fructose infusion doubled UDPG turnover, but there was no effect on TGO, GC, NEGP, or GR(d) under hyperglycemic pancreatic clamp protocol conditions. When insulin concentrations were matched during a second hyperglycemic pancreatic clamp protocol, fructose administration was associated with an 11.1 micromol. kg(-1). min(-1) increase in TGO, a 7.8 micromol. kg(-1). min(-1) increase in NEGP, a 2.2 micromol. kg(-1). min(-1) increase in GC, and a 7.2 micromol. kg(-1). min(-1) decrease in GR(d) (P < 0. 05). These results indicate that fructose infusion induces hepatic and extrahepatic insulin resistance in humans.

Effect of diet composition and ration size on key enzyme activities of glycolysis-gluconeogenesis, pentose phosphate pathway and amino acid metabolism in liver of Sparus aurata

The effects of diet composition and ration size on the activities of key enzymes involved in intermediary metabolism were studied in the liver of gilthead sea bream (Sparus aurata). Highcarbohydrate, low-protein diets stimulated 6-phosphofructo 1-kinase (EC 2.7.1.11), pyruvate kinase (EC 2.7.1.40), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) and 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44) enzyme activities, while they decreased alanine aminotransferase (EC 2.6.1.2) activity. A high degree of correlation was found between food ration size and the activity of the enzymes 6-phosphofructo 1-kinase, pyruvate kinase, glucose-6-phosphate dehydrogenase (positive correlations) and fructose-1,6-bisphosphatase (EC 3.1.3.11) (negative correlation). These correlations matched well with the high correlation also found between ration size and growth rate in starved fish refed for 22 d. Limited feeding (5 g/kg body weight) for 22 d decreased the activities of the key enzymes for glycolysis and lipogenesis, and alanine aminotransferase activity. The findings presented here indicate a high level of metabolic adaptation to both diet type and ration size. In particular, adaptation of enzyme activities to the consumption of a diet with a high carbohydrate level suggests that a carnivorous fish like Sparus aurata can tolerate partial replacement of protein by carbohydrate in the commercial diets supplied in culture. The relationship between enzyme activities, ration size and fish growth indicates that the enzymes quickly respond to dietary manipulations of cultured fish.

Effect of diet composition and ration size on key enzyme activities of glycolysis-gluconeogenesis, pentose phosphate pathway and amino acid metabolism in liver of Sparus aurata

The effects of diet composition and ration size on the activities of key enzymes involved in intermediary metabolism were studied in the liver of gilthead sea bream (Sparus aurata). Highcarbohydrate, low-protein diets stimulated 6-phosphofructo 1-kinase (EC 2.7.1.11), pyruvate kinase (EC 2.7.1.40), glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) and 6-phosphogluconate dehydrogenase (EC 1.1.1.44) enzyme activities, while they decreased alanine aminotransferase (EC 2.6.1.2) activity. A high degree of correlation was found between food ration size and the activity of the enzymes 6-phosphofructo 1-kinase, pyruvate kinase, glucose-6-phosphate dehydrogenase (positive correlations) and fructose-1,6-bisphosphatase (EC 3.1.3.11) (negative correlation). These correlations matched well with the high correlation also found between ration size and growth rate in starved fish refed for 22 d. Limited feeding (5 g/kg body weight) for 22 d decreased the activities of the key enzymes for glycolysis and lipogenesis, and alanine aminotransferase activity. The findings presented here indicate a high level of metabolic adaptation to both diet type and ration size. In particular, adaptation of enzyme activities to the consumption of a diet with a high carbohydrate level suggests that a carnivorous fish like Sparus aurata can tolerate partial replacement of protein by carbohydrate in the commercial diets supplied in culture. The relationship between enzyme activities, ration size and fish growth indicates that the enzymes quickly respond to dietary manipulations of cultured fish.

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.

Soluble phosphate accumulation by Aspergillus niger from fluorapatite

In order to determine conditions that may provide greater solubilization of insouluble phosphate, the fungus Aspergillus niger was grown in a stationary culture containing modified citrate medium supplemented with 800 mg fluorapatite per litre. Solubilization of insouluble phosphate increased with fungal growth, reaching a maximum after 11 days of culture. Soluble phosphate levels were correlated with pH of the culture medium but not with titratable acidity values, probably due to the metabolic activity of the fungus resulting from consumption of sugar in the culture medium. Fructose, glucose, xylose, and sucrose were the carbohydrates that favoured fluorapatite solubilization the most when compared with galactose and maltose. Although increasing fructose concentrations in the culture medium favoured mycelial growth, increased total acidity and a fall in pH, soluble phosphate levels were reduced, probably owing to consumption by the rapidly growing fungus. Among the nitrogen sources tested, ammonium salts favoured the production of larger amounts of soluble phosphate than organic nitrogen (peptone or urea) or nitrate, corresponding to the lowest pH and highest titratable acidity values obtained. © 1988 Springer-Verlag.

Effect of mannitol and cold treatments on phosphate uptake and protein phosphorylation in Lemna minor (L.) plants

This report is aimed at elucidating the effect of mannitol and cold treatments on P uptake and protein phosphorylation in Lemna minor plants. Duckweed p lants were incu bated in the presence of [32P]or [33P]Pi in half-strength phosphate deprived E-medium under constant light regime for 1.5 h. Total plant protein extracts (pellet and supernatant) were then prepared and subjected to IEF x SDS-PAGE. To analyse the effect of the stresses on P uptake and protein labelling, Lemna minor plants were preincubated with 0.1, 0.5 mol · L-1 mannitol and at 4°C respectively, for 4 hours, before adding labelled orthophosphate. The results show that the general protein phosphorylation (including LHCII) is related to the level of P uptake. Radioactive phosphate incorporation is stimulated by a low concentration of mannitol (0.1 mol · L-1) but reduced by 0.5 mol · L-1 mannitol and cold stress in planta. The labelling into proteins is affected neither when stresses were applied to the plants after incubation with labelled orthophosphate, nor after in vitro protein phosphorylation. This indicates that general protein kinase activities in vivo are strictly limited by P uptake. A marked accumulation of soluble hexoses (mainly sucrose, glucose, and fructose) is observed under imposed stress, suggesting that the inhibition of P uptake in response to hyperosmotic and cold stresses is mediated by sugar accumulation in situ. However, metabolisable sugars like glucose did not alter the entry of phosphate at concentrations of 0.5 mol · L-1, showing that the chemical nature of the osmoticum influences P uptake.

Facilitated diffusion of fructose via the phosphoenolpyruvate/glucose phosphotransferase system of Escherichia coli

From mutants of Escherichia coli unable to utilize fructose via the phosphoenolpyruvate/glycose phosphotransferase system (PTS), further mutants were selected that grow on fructose as the sole carbon source, albeit with relatively low affinity for that hexose (Km for growth ≈8 mM but with Vmax for generation time ≈1 h 10 min); the fructose thus taken into the cells is phosphorylated to fructose 6-phosphate by ATP and a cytosolic fructo(manno)kinase (Mak). The gene effecting the translocation of fructose was identified by Hfr-mediated conjugations and by phage-mediated transduction as specifying an isoform of the membrane-spanning enzyme IIGlc of the PTS, which we designate ptsG-F. Exconjugants that had acquired ptsG+ from Hfr strains used for mapping (designated ptsG-I) grew very poorly on fructose (Vmax ≈7 h 20 min), even though they were rich in Mak activity. A mutant of E. coli also rich in Mak but unable to grow on glucose by virtue of transposon-mediated inactivations both of ptsG and of the genes specifying enzyme IIMan (manXYZ) was restored to growth on glucose by plasmids containing either ptsG-F or ptsG-I, but only the former restored growth on fructose. Sequence analysis showed that the difference between these two forms of ptsG, which was reflected also by differences in the rates at which they translocated mannose and glucose analogs such as methyl α-glucoside and 2-deoxyglucose, resided in a substitution of G in ptsG-I by T in ptsG-F in the first position of codon 12, with consequent replacement of valine by phenylalanine in the deduced amino acid sequence.

Sorbitol-6-Phosphate Dehydrogenase Expression in Transgenic Tobacco1 : High Amounts of Sorbitol Lead to Necrotic Lesions

We analyzed transgenic tobacco (Nicotiana tabacum L.) expressing Stpd1, a cDNA encoding sorbitol-6-phosphate dehydrogenase from apple, under the control of a cauliflower mosaic virus 35S promoter. In 125 independent transformants variable amounts of sorbitol ranging from 0.2 to 130 μmol g−1 fresh weight were found. Plants that accumulated up to 2 to 3 μmol g−1 fresh weight sorbitol were phenotypically normal, with successively slower growth as sorbitol amounts increased. Plants accumulating sorbitol at 3 to 5 μmol g−1 fresh weight occasionally showed regions in which chlorophyll was partially lost, but at higher sorbitol amounts young leaves of all plants lost chlorophyll in irregular spots that developed into necrotic lesions. When sorbitol exceeded 15 to 20 μmol g−1 fresh weight, plants were infertile, and at even higher sorbitol concentrations the primary regenerants were incapable of forming roots in culture or soil. In mature plants sorbitol amounts varied with age, leaf position, and growth conditions. The appearance of lesions was correlated with high sorbitol, glucose, fructose, and starch, and low myo-inositol. Supplementing myo-inositol in seedlings and young plants prevented lesion formation. Hyperaccumulation of sorbitol, which interferes with inositol biosynthesis, seems to lead to osmotic imbalance, possibly acting as a signal affecting carbohydrate allocation and transport.

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.

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.

Phosphate Regulated Proteins Of Xanthomonas Citri Subsp. Citri: A Proteomic Approach.

Xanthomonas citri subsp. citri (X. citri) is the causative agent of the citrus canker, a disease that affects several citrus plants in Brazil and across the world. Although many studies have demonstrated the importance of genes for infection and pathogenesis in this bacterium, there are no data related to phosphate uptake and assimilation pathways. To identify the proteins that are involved in the phosphate response, we performed a proteomic analysis of X. citri extracts after growth in three culture media with different phosphate concentrations. Using mass spectrometry and bioinformatics analysis, we showed that X. citri conserved orthologous genes from Pho regulon in Escherichia coli, including the two-component system PhoR/PhoB, ATP binding cassette (ABC transporter) Pst for phosphate uptake, and the alkaline phosphatase PhoA. Analysis performed under phosphate starvation provided evidence of the relevance of the Pst system for phosphate uptake, as well as both periplasmic binding proteins, PhoX and PstS, which were formed in high abundance. The results from this study are the first evidence of the Pho regulon activation in X. citri and bring new insights for studies related to the bacterial metabolism and physiology. Biological significance Using proteomics and bioinformatics analysis we showed for the first time that the phytopathogenic bacterium X. citri conserves a set of proteins that belong to the Pho regulon, which are induced during phosphate starvation. The most relevant in terms of conservation and up-regulation were the periplasmic-binding proteins PstS and PhoX from the ABC transporter PstSBAC for phosphate, the two-component system composed by PhoR/PhoB and the alkaline phosphatase PhoA.