Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase::6-Phosphogluconolactonase from the Parasite Giardia lamblia. A Molecular and Biochemical Perspective of a Fused Enzyme
Por:
Morales-Luna, Laura, Gonzalez-Valdez, Abigail, Hernandez-Ochoa, Beatriz, Arreguin-Espinosa, Roberto, Ortega-Cuellar, Daniel, Castillo-Rodriguez, Rosa Angelica, Martinez-Rosas, Victor, Cardenas-Rodriguez, Noemi, Enriquez-Flores, Sergio, Canseco-avila, Luis Miguel, Pérez de la Cruz V., Gomez-Chavez, Fernando, Gomez-Manzo, Saul
Publicada:
1 ago 2021
Resumen:
Giardia lamblia is a single-celled eukaryotic parasite with a small
genome and is considered an early divergent eukaryote. The pentose
phosphate pathway (PPP) plays an essential role in the oxidative stress
defense of the parasite and the production of ribose-5-phosphate. In
this parasite, the glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) is fused
with the 6-phosphogluconolactonase (6PGL) enzyme, generating the enzyme
named G6PD::6PGL that catalyzes the first two steps of the PPP. Here, we
report that the G6PD::6PGL is a bifunctional enzyme with two
catalytically active sites. We performed the kinetic characterization of
both domains in the fused G6PD::6PGL enzyme, as well as the individual
cloned G6PD. The results suggest that the catalytic activity of G6PD and
6PGL domains in the G6PD::6PGL enzyme are more efficient than the
individual proteins. Additionally, using enzymatic and mass spectrometry
assays, we found that the final metabolites of the catalytic reaction of
the G6PD::6PGL are 6-phosphoglucono-delta-lactone and
6-phosphogluconate. Finally, we propose the reaction mechanism in which
the G6PD domain performs the catalysis, releasing
6-phosphoglucono-delta-lactone to the reaction medium. Then, this
metabolite binds to the 6PGL domain catalyzing the hydrolysis reaction
and generating 6-phosphogluconate. The structural difference between the
G. lamblia fused enzyme G6PD::6PGL with the human G6PD indicate that the
G6PD::6PGL is a potential drug target for the rational synthesis of
novels anti-Giardia drugs.
Filiaciones:
Morales-Luna, Laura:
Laboratorio de Bioquímica Genética, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
Posgrado en Ciencias Biológicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, 04510, Mexico
Gonzalez-Valdez, Abigail:
Departamento de Biología Molecular y Biotecnología, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de Mexico, 04510, Mexico
Hernandez-Ochoa, Beatriz:
Laboratorio de Inmunoquímica, Hospital Infantil de México Federico Gómez, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 06720, Mexico
Arreguin-Espinosa, Roberto:
Departamento de Química de Biomacromoléculas, Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, 04510, Mexico
Ortega-Cuellar, Daniel:
Laboratorio de Nutrición Experimental, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud04530, Mexico
Castillo-Rodriguez, Rosa Angelica:
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
Martinez-Rosas, Victor:
Laboratorio de Bioquímica Genética, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
Cardenas-Rodriguez, Noemi:
Laboratorio de Neurociencias, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
Enriquez-Flores, Sergio:
Grupo de Investigación en Biomoléculas y Salud Infantil, Laboratorio de EIMyT, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
Canseco-avila, Luis Miguel:
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Chiapas, Campus IV, Tapachula, 30798, Mexico
Pérez de la Cruz V.:
Neurochemistry and Behavior Laboratory, National Institute of Neurology and Neurosurgery “Manuel Velasco Suárez”, Ciudad de México, 14269, Mexico
Gomez-Chavez, Fernando:
Laboratorio de Inmunología Experimental, Instituto Nacional de Pediatría, Ciudad de México, 04530, Mexico
Cátedras CONACyT-Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
Departamento de Formación Básica Disciplinaria, Escuela Nacional de Medicina y Homeopatía del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, 07320, Mexico
Gomez-Manzo, Saul:
Laboratorio de Bioquímica Genética, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, 04530, Mexico
All Open Access; Gold
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