Testing divalent cations as essential activators of the ATPase activity and effect of ssRNA on the catalytic cycle of Zika Virus NS3 helicase

Zika Virus non structural protein 3 (NS3h) is a molecular motor that couples translocation along single stranded and unwinding of double-stranded RNA with the catalysis of the hydrolysis of nucleoside triphosphates (NTPs)[1]. ATPase activity of NS3h is dependent on the presence of magnesium, which is an essential activator. In this work we study the effect of single-stranded RNA on the ATPase activity of NS3h and investigated the ability of different divalent cations to replace the role of magnesium. ATP substrate curves were obtained at different concentrations of homopolyribonucleotide poly(A). ATPase activity of NS3h was enhanced by the presence of RNA, we propose and fit to the experimental data a kinetic model that describes such effect. In order to determine the ability of different divalent cations to replace magnesium as an essential activator on the catalysis of ATP hydrolysis by NS3h we performed ATPase activity measurements in media containing CaCl2, SrCl2, MnSO2 or FeSO4 in the absence of Mg2+. Activity was observed in the presence of both MnSO2 and CaCl2 and was non detectable in the case of SrCl2 and FeSO4.Fil: Mikkelsen, Evelyn. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gebhard, Leopoldo German. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Incicco, Juan Jeremías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Cababie, Leila Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Rolando Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gamarnik, Andrea Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Kaufman, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaXLIX Reunión Anual Sociedad Argentina de BiofísicaCiudad Autónoma de Buenos AiresArgentinaSociedad Argentina de Biofísic

Thermodynamic study of the effect of ions on the interaction between dengue virus NS3 helicase and single stranded RNA

Dengue virus nonstructural protein 3 (NS3) fulfills multiple essential functions during the viral replication and constitutes a prominent drug target. NS3 is composed by a superfamily-2 RNA helicase domain joined to a serine protease domain. Quantitative fluorescence titrations employing a fluorescein-tagged RNA oligonucleotide were used to investigate the effect of salts on the interaction between NS3 and single stranded RNA (ssRNA). We found a strong dependence of the observed equilibrium binding constant, Kobs, with the salt concentration, decreasing at least 7-fold for a 1-fold increase on cation concentration. As a result of the effective neutralization of ~10 phosphate groups, binding of helicase domain of NS3 to ssRNA is accompanied by the release of 5 or 7 monovalent cations from an oligonucleotide or a polynucleotide, respectively and of 3 divalent cations from the same oligonucleotide. Such estimates are not affected by the type of cation, either monovalent (KCl, NaCl and RbCl) or divalent (MgCl2 and CaCl2), nor by the presence of the protease domain or the fluorescein label. Combined effect of mono and divalent cations was well described by a simple equilibrium binding model which allows to predict the values of Kobs at any concentration of cations.Fil: Cababie, Leila Alejandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Incicco, Juan Jeremías. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Roman, Ernesto Andres. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gebhard, Leopoldo German. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gamarnik, Andrea Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Kaufman, Sergio Benjamín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Insights into the product release mechanism of dengue virus NS3 helicase

The non-structural protein 3 helicase (NS3h) is a multifunctional protein that is critical in RNA replication and other stages in the flavivirus life cycle. NS3h uses energy from ATP hydrolysis to translocate along single stranded nucleic acid and to unwind double stranded RNA. Here we present a detailed mechanistic analysis of the product release stage in the catalytic cycle of the dengue virus (DENV) NS3h. This study is based on a combined experimental and computational approach of product-inhibition studies and free energy calculations. Our results support a model in which the catalytic cycle of ATP hydrolysis proceeds through an ordered sequential mechanism that includes a ternary complex intermediate (NS3h-Pi-ADP), which evolves releasing the first product, phosphate (Pi), and subsequently ADP. Our results indicate that in the product release stage of the DENV NS3h a novel open-loop conformation plays an important role that may be conserved in NS3 proteins of other flaviviruses as well.Fil: Adler, Natalia Sol. Universidad Austral. Facultad de Ciencias Biomédicas. Instituto de Investigaciones en Medicina Traslacional. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones en Medicina Traslacional; ArgentinaFil: Cababie, Leila Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Sarto, Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cavasotto, Claudio Norberto. Universidad Austral. Facultad de Ciencias Biomédicas. Instituto de Investigaciones en Medicina Traslacional. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones en Medicina Traslacional; ArgentinaFil: Gebhard, Leopoldo German. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Gamarnik, Andrea Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Arrar, Mehrnoosh. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Calculo. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Calculo; ArgentinaFil: Kaufman, Sergio Benjamín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin