Tyrosine metabolism: identification of a key residue in the acquisition of prephenate aminotransferase activity by 1β aspartate aminotransferase
2019
Giustini, Cécile | Graindorge, Matthieu | Cobessi, David | Crouzy, Serge | Robin, Adeline | Curien, Gilles | Matringe, Michel | Physiologie cellulaire et végétale (LPCV) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) ; Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) ; Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Groupe modélisation et chimie théorique (MCT) ; Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249) ; Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) ; Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) ; Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | FRISBI ANR-10-INSB-05-02; GRAL within the Grenoble Partnership for Structural Biology (PSB) ANR-10-LABX-49-01; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA); Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); French Atomic Energy Commission; University of Grenoble Alpes; University of Grenoble Alpes (Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology) ANR-10-LABEX-04 | ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010) | ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010) | ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010)
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Show more [+] Less [-]English. Alternative routes for the post-chorismate branch of the biosynthetic pathway leading to tyrosine exist, the 4-hydroxyphenylpyruvate or the arogenate route. The arogenate route involves the transamination of prephenate into arogenate. In a previous study, we found that, depending on the microorganisms possessing the arogenate route, three different aminotransferases evolved to perform prephenate transamination, that is, 1β aspartate aminotransferase (1β AAT), N-succinyl-l,l-diaminopimelate aminotransferase, and branched-chain aminotransferase. The present work aimed at identifying molecular determinant(s) of 1β AAT prephenate aminotransferase (PAT) activity. To that purpose, we conducted X-ray crystal structure analysis of two PAT competent 1β AAT from Arabidopsis thaliana and Rhizobium meliloti and one PAT incompetent 1β AAT from R. meliloti. This structural analysis supported by site-directed mutagenesis, modeling, and molecular dynamics simulations allowed us to identify a molecular determinant of PAT activity in the flexible N-terminal loop of 1β AAT. Our data reveal that a Lys/Arg/Gln residue in position 12 in the sequence (numbering according to Thermus thermophilus 1β AAT), present only in PAT competent enzymes, could interact with the 4-hydroxyl group of the prephenate substrate, and thus may have a central role in the acquisition of PAT activity by 1β AAT.
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