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Direct Cysteine Desulfurase Activity Determination by NMR and the Study of the Functional Role of Key Structural Elements of Human NFS1.
Sewell, Karl E; Gola, Gabriel F; Pignataro, María Florencia; Herrera, María Georgina; Noguera, Martín E; Olmos, Justo; Ramírez, Javier A; Capece, Luciana; Aran, Martín; Santos, Javier.
Afiliação
  • Sewell KE; Laboratorio de Genómica e Ingeniería de Sistemas Biológicos. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3). Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Intendente Güiraldes 2160, Ciudad Autó
  • Gola GF; Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria, Buenos Aires C1428EGA, Argentina.
  • Pignataro MF; Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos Aplicados a Química Orgánica (UMYMFOR), CONICET─Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria, Buenos Aires C1428EGA, Argentina.
  • Herrera MG; Laboratorio de Genómica e Ingeniería de Sistemas Biológicos. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3). Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Intendente Güiraldes 2160, Ciudad Autó
  • Noguera ME; Laboratorio de Genómica e Ingeniería de Sistemas Biológicos. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3). Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Intendente Güiraldes 2160, Ciudad Autó
  • Olmos J; Laboratorio de Genómica e Ingeniería de Sistemas Biológicos. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3). Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Intendente Güiraldes 2160, Ciudad Autó
  • Ramírez JA; Instituto de Química y Físico-Química Biológicas, Universidad de Buenos Aires, Junín 956, Buenos Aires 1113AAD, Argentina.
  • Capece L; Laboratorio de Genómica e Ingeniería de Sistemas Biológicos. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3). Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Intendente Güiraldes 2160, Ciudad Autó
  • Aran M; Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria, Buenos Aires C1428EGA, Argentina.
  • Santos J; Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos Aplicados a Química Orgánica (UMYMFOR), CONICET─Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria, Buenos Aires C1428EGA, Argentina.
ACS Chem Biol ; 18(7): 1534-1547, 2023 07 21.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-37410592
The mitochondrial cysteine desulfurase NFS1 is an essential PLP-dependent enzyme involved in iron-sulfur cluster assembly. The enzyme catalyzes the desulfurization of the l-Cys substrate, producing a persulfide and l-Ala as products. In this study, we set the measurement of the product l-Ala by NMR in vitro by means of 1H NMR spectra acquisition. This methodology provided us with the possibility of monitoring the reaction in both fixed-time and real-time experiments, with high sensitivity and accuracy. By studying I452A, W454A, Q456A, and H457A NFS1 variants, we found that the C-terminal stretch (CTS) of the enzyme is critical for function. Specifically, mutation of the extremely conserved position W454 resulted in highly decreased activity. Additionally, we worked on two singular variants: "GGG" and C158A. In the former, the catalytic Cys-loop was altered by including two Gly residues to increase the flexibility of this loop. This variant had significantly impaired activity, indicating that the Cys-loop motions are fine-tuned in the wild-type enzyme. In turn, for C158A, we found an unanticipated increase in l-Cys desulfurase activity. Furthermore, we carried out molecular dynamics simulations of the supercomplex dedicated to iron-sulfur cluster biosynthesis, which includes NFS1, ACP, ISD11, ISCU2, and FXN subunits. We identified CTS as a key element that established interactions with ISCU2 and FXN concurrently; we found specific interactions that are established when FXN is present, reinforcing the idea that FXN not only forms part of the iron-sulfur cluster assembly site but also modulates the internal motions of ISCU2.
Assuntos

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas Ferro-Enxofre Limite: Humans Idioma: En Ano de publicação: 2023 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas Ferro-Enxofre Limite: Humans Idioma: En Ano de publicação: 2023 Tipo de documento: Article