Título : Catalytic Mechanism of Mycobacterium tuberculosis Methionine Sulfoxide Reductase A
Autor(es) : Sastre, Santiago
Manta, Bruno
Semelak, Jonathan
Estrin, Dario
Trujillo, Madia
Radi, Rafael
Zeida, Ari
Fecha de publicación : 20-feb-2024
Tipo de publicación: Artículo
Versión: Aceptado
Publicado por: ACS Publication
Publicado en: Biochemistry
Areas del conocimiento : Ciencias Naturales y Exactas
Ciencias Biológicas
Bioquímica y Biología Molecular
Otros descriptores : molecular dynamics
methionine sulfoxide
mechanism
Resumen : The oxidation of Met to methionine sulfoxide (MetSO) by oxidants such as hydrogen peroxide, hypochlorite, or peroxynitrite has profound effects on protein function. This modification can be reversed by methionine sulfoxide reductases (msr). In the context of pathogen infection, the reduction of oxidized proteins gains significance due to microbial oxidative damage generated by the immune system. For example, Mycobacterium tuberculosis (Mt) utilizes msrs (MtmsrA and MtmsrB) as part of the repair response to the host-induced oxidative stress. The absence of these enzymes makes Mycobacteria prone to increased susceptibility to cell death, pointing them out as potential therapeutic targets. This study provides a detailed characterization of the catalytic mechanism of MtmsrA using a comprehensive approach, including experimental techniques and theoretical methodologies. Confirming a ping-pong type enzymatic mechanism, we elucidate the catalytic parameters for sulfoxide and thioredoxin substrates (kcat/KM = 2656 ± 525 M-1 s-1 and 1.7 ± 0.8 × 106 M-1 s-1, respectively). Notably, the entropic nature of the activation process thermodynamics, representing ∼85% of the activation free energy at room temperature, is underscored. Furthermore, the current study questions the plausibility of a sulfurane intermediate, which may be a transition-state-like structure, suggesting the involvement of a conserved histidine residue as an acid-base catalyst in the MetSO reduction mechanism. This mechanistic insight not only advances our understanding of Mt antioxidant enzymes but also holds implications for future drug discovery and biotechnological applications.
URI / Handle: https://hdl.handle.net/20.500.12381/3950
DOI: 10.1021/acs.biochem.3c00504
Institución responsable del proyecto: Centro de Investigaciones Biomédicas (CEINBIO), Facultad de Medicina, Universidad de la República
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad de la República
Cátedra de Fisiopatología, Facultad de Odontología, Universidad de la República
Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física, Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires and CONICET
Institut Pasteur de Montevideo, Montevideo, Uruguay
Financiadores: Agencia Nacional de Investigación e Innovación
Comision Sectorial de Investigacion Cientifica, Universidad de la Republica
Espacio Interdisciplinario, Universidad de la Republica
Nivel de Acceso: Acceso abierto
Licencia CC: Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional. (CC BY-NC)
Aparece en las colecciones: Institut Pasteur de Montevideo

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