Identification of Catalytic Residues and Mechanistic Analysis of Family GH82 ι-Carrageenases

活动站点 化学 糖苷水解酶 生物化学 突变 水解酶 残留物(化学) 催化三位一体 突变体 立体化学 质子化 基因 有机化学 离子
作者
E. Rebuffet,Tristan Barbeyron,Alexandra Jeudy,Murielle Jam,Mirjam Czjzek,Gurvan Michel
出处
期刊:Biochemistry [American Chemical Society]
卷期号:49 (35): 7590-7599 被引量:35
标识
DOI:10.1021/bi1003475
摘要

Marine polysaccharide degrading enzymes, and ι-carrageenases in particular, have received little attention in the past, although their substrate specificity is of interest for biotechnological applications. This is mostly a consequence of the lack of data about their occurrence in the marine environment. Recent metagenomic data mining and the genome sequencing of a marine bacterium, Zobellia galactanivorans, led to the identification of three new ι-carrageenase genes belonging to the glycoside hydrolase family GH82. The additional sequences helped to identify potential candidate residues as catalytic proton donor and nucleophile. We have identified the catalytic key residues experimentally by site-directed mutagenesis and subsequent kinetic analysis for the ι-carrageenase from Alteromonas fortis CgiA1_Af. The kinetic analyses of the purified mutant enzymes confirm that E245 plays the role of the catalytic proton donor and D247 the general base that activates the catalytic water molecule. The point mutations of three other residues, namely, Q222, H281, and Q310 in A. fortis, located in proximity of the active site also affect the enzyme activity. Our results indicate that E310 plays a role in stabilizing the substrate intermediate conformation, while H281 is involved in substrate binding and appears to be crucial for maintaining the protonation state of the catalytic proton donor E245. The third residue, Q222, that bridges the catalytic water molecule and a chloride ion, plays a crucial role in structuring the water network in the active site of A. fortis ι-carrageenase.

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