Structural basis for substrate recognition and catalysis of the mycobacterial acyltransferase pata

219 p.Los glicolípidos desempeñan un papel central en una variedad de procesos biológicos importantes en todos los organismos vivos. PatA es una aciltransferasa asociada a la membrana implicada en la biosíntesis de fosfatidil-mio-inositol manósidos (PIMs), elementos estructurales clave y factores de virulencia de Mycobacterium tuberculosis. PatA cataliza la transferencia de un grupo de palmitoilo desde palmitoil-CoA a la posición 6 del anillo de manosa ligado a la posición 2 del inositol en PIM1/PIM2. Este estudio describe una investigación detallada de la estructura tridimensional, el sitio de unión al glicolípido aceptor y el sitio de union al sustrato acilo dador, así como también el mecanismo catalítico de PatA de M. smegmatis. Usando cristalografía de rayos X, técnicas bioquímicas y biofísicas, metadinámica de cuántica-mecánica/molecular-mecánica (QM/MM) y síntesis química, se propone un modelo para el reconocimiento de sustrato, la catálisis y la inhibición de la enzima. También se discuten las implicaciones de este modelo en la comprensión de los primeros pasos de la biosíntesis de los PIMs y el modo de acción de otros miembros de la familia de enzimas aciltransferasas bacterianas.CICbioGUN

Structural basis for substrate recognition and catalysis of the mycobacterial acyltransferase pata

219 p.Los glicolípidos desempeñan un papel central en una variedad de procesos biológicos importantes en todos los organismos vivos. PatA es una aciltransferasa asociada a la membrana implicada en la biosíntesis de fosfatidil-mio-inositol manósidos (PIMs), elementos estructurales clave y factores de virulencia de Mycobacterium tuberculosis. PatA cataliza la transferencia de un grupo de palmitoilo desde palmitoil-CoA a la posición 6 del anillo de manosa ligado a la posición 2 del inositol en PIM1/PIM2. Este estudio describe una investigación detallada de la estructura tridimensional, el sitio de unión al glicolípido aceptor y el sitio de union al sustrato acilo dador, así como también el mecanismo catalítico de PatA de M. smegmatis. Usando cristalografía de rayos X, técnicas bioquímicas y biofísicas, metadinámica de cuántica-mecánica/molecular-mecánica (QM/MM) y síntesis química, se propone un modelo para el reconocimiento de sustrato, la catálisis y la inhibición de la enzima. También se discuten las implicaciones de este modelo en la comprensión de los primeros pasos de la biosíntesis de los PIMs y el modo de acción de otros miembros de la familia de enzimas aciltransferasas bacterianas.CICbioGUN

Structural basis for selective recognition of acyl chains by the membrane-associated acyltransferase PatA

The biosynthesis of phospholipids and glycolipids are critical pathways for virtually all cell membranes. PatA is an essential membrane associated acyltransferase involved in the biosynthesis of mycobacterial phosphatidyl-myo-inositol mannosides (PIMs). The enzyme transfers a palmitoyl moiety from palmitoyl-CoA to the 6-position of the mannose ring linked to 2-position of inositol in PIM1/PIM2. We report here the crystal structures of PatA from Mycobacterium smegmatis in the presence of its naturally occurring acyl donor palmitate and a nonhydrolyzable palmitoyl-CoA analog. The structures reveal an alpha/beta architecture, with the acyl chain deeply buried into a hydrophobic pocket that runs perpendicular to a long groove where the active site is located. Enzyme catalysis is mediated by an unprecedented charge relay system, which markedly diverges from the canonical HX4D motif. Our studies establish the mechanistic basis of substrate/membrane recognition and catalysis for an important family of acyltransferases, providing exciting possibilities for inhibitor design.This work was supported by the European Commission Contract HEALTH-F3-2011-260872, the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness Contract BIO2013-49022-C2-2-R, and the Basque Government (to M.E.G.); Slovak Research and Development Agency Contract No. DO7RP-0015-11 (to K.M.) and the NIH/NIAID grant AI064798 (to M.J.). D.A.-J. acknowledges the support from Fundacion Biofisica Bizkaia. We gratefully acknowledge Sonia Lopez-Fernandez (Unit of Biophysics, CSIC, UPV/EHU, Spain), Drs E. Ogando and T. Mercero (Scientific Computing Service UPV/EHU, Spain) for technical assistance. We thank the Swiss Light Source (SLS), and the Diamond Light Source (DLS) for granting access to synchrotron radiation facilities and their staff for the onsite assistance. We specially thank the BioStruct-X project to support access to structural biology facilities. We also acknowledge all members of the Structural Glycobiology Group (Spain) for valuable scientific discussions. The following reagent was obtained through BEI Resources, NIAID, NIH: Mycobacterium tuberculosis, Strain H37Rv, Purified Phosphatidylinositol Mannosides 1 and 2 (PIM1,2), NR-14846

Structural basis for substrate recognition and catalysis of the mycobacterial acyltransferase pata

219 p.Los glicolípidos desempeñan un papel central en una variedad de procesos biológicos importantes en todos los organismos vivos. PatA es una aciltransferasa asociada a la membrana implicada en la biosíntesis de fosfatidil-mio-inositol manósidos (PIMs), elementos estructurales clave y factores de virulencia de Mycobacterium tuberculosis. PatA cataliza la transferencia de un grupo de palmitoilo desde palmitoil-CoA a la posición 6 del anillo de manosa ligado a la posición 2 del inositol en PIM1/PIM2. Este estudio describe una investigación detallada de la estructura tridimensional, el sitio de unión al glicolípido aceptor y el sitio de union al sustrato acilo dador, así como también el mecanismo catalítico de PatA de M. smegmatis. Usando cristalografía de rayos X, técnicas bioquímicas y biofísicas, metadinámica de cuántica-mecánica/molecular-mecánica (QM/MM) y síntesis química, se propone un modelo para el reconocimiento de sustrato, la catálisis y la inhibición de la enzima. También se discuten las implicaciones de este modelo en la comprensión de los primeros pasos de la biosíntesis de los PIMs y el modo de acción de otros miembros de la familia de enzimas aciltransferasas bacterianas.CICbioGUN