Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54163 МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ MOLECULAR BIOPHYSICS AND PHYSICS OF BIOMOLECULES МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ Structural investigations of binding sites of sodium azide with two-domain laccase Streptomyces Lividans АС-1709 Структурные исследования участков связывания азида натрия с двухдоменной лакказой Streptomyces Lividans АС-1709 Тищенко С В Tishchenko S V sveta@vega.protres.ru Габдулхаков А Г Gabdulkhakov A G Трубицина Л И Trubitsina L I Лисов А В Lisov A V Леонтьевский А А Leontievsky A A Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, RAS ru Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, RAS ru Институт биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г.К. Скрябина РАН ru G.K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, RAS ru Институт биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г.К. Скрябина РАН ru G.K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, RAS ru Институт биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г.К. Скрябина РАН ru G.K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, RAS ru 25 06 2017 25 06 2017 2 1 243 247 20 06 2017 20 06 2017 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54163/view

Лакказа (ЕС 1.10.3.2) - фермент, принадлежащий к семейству «голубых» оксидоредуктаз, содержащих в активном центре четыре атома меди, организованные в металлоцентры Т1 и T2/T3. Т2/Т3 медьсодержащий центр включает Т2 центр с одним атомом меди и Т3 центр с двумя атомами меди. Лакказа катализирует окисление широкого спектра фенольных и нефенольных субстратов. Конечным акцептором электронов является кислород, который восстанавливается до воды. Лакказы обнаружены у грибов, бактерий, растений и насекомых. Лакказы эукариот состоят из трёх доменов, в бактериях, кроме трёхдоменных, встречаются двухдоменные (малые) лакказы. Двухдоменные лакказы обладают высокой термостабильностью, устойчивостью к высоким значениям рН и различным ингибиторам. Известно, что азид натрия является сильным ингибитором трёхдоменных лакказ, структурными методами показана его локализация в районе Т2/Т3-центра. Двухдоменные лакказы слабо ингибируются даже высокими концентрациями азида натрия, а их активность в среде со щелочным значением рН в присутствии азида натрия даже повышается. Место связывания азида натрия с двухдоменными лакказами не было определено. В данной работе впервые обнаружено предположительное место связывания азида натрия с малой лакказой Streptomyces sp. (lividans) Ас-1709. Азид обнаружен на расстоянии около 5 Å от субстрат-связывающего кармана Т1- центра. В данной работе предложено объяснение низкой чувствительности двухдоменных лакказ к азиду натрия.

Laccase (ЕС 1.10.3.2) belongs to the family of "blue" oxidoreductases containing in the active center four copper atoms organized in metal centers T1 and T2/T3. The T2/T3 center includes a T2 center with one copper atom and a T3 center with two copper atoms. Laccase catalyzes oxidation of a wide range of phenolic and non-phenolic substrates. The final electron acceptor is oxygen, which is reduced to water. Laccases are found in fungi, bacteria, plants and insects. Eukaryotic laccases consist of three domains, in bacteria, besides three-domain laccases there are two-domain (small) laccases. Two-domain laccases have high thermal stability, are active in the alkaline pH range and in the presence of different inhibitors of three-domain laccases. It is known that sodium azide is a strong inhibitor of three-domain laccase; structural methods show that it is located in the T2/T3-center of laccase. Two-domain laccases are poorly inhibited even by high concentrations of sodium azide, and their activity in the alkaline pH in the presence of sodium azide even increases. The site of binding of sodium azide with two-domain laccase was not determined. In this study, for the first time we have found a presumptive binding site of azide with small laccase Streptomyces sp. (lividans ) Ac-1709. Azide is found at a distance of about 5 Å from the substrate-binding pocket of the T1-center. In this paper we suggest an explanation of low sensitivity of two-domain laccase to sodium azide.

 двухдоменные лакказы азид натрия пространственная структура медь-содержащие центры two-domain laccases sodium azide crystal structure copper-containing centers

Skálová T., Dohnálek J., Østergaard L.H., Østergaard P.R., Kolenko P., Dušková J., Štěpánková A., Hašek J. The structure of the small laccase from Streptomyces coelicolor reveals a link between laccases and nitrite reductases. J. Mol. Biol., 2009, vol. 385, pp.1165-1178. Skálová T., Dohnálek J., Østergaard L.H., Østergaard P.R., Kolenko P., Dušková J., Štěpánková A., Hašek J. The structure of the small laccase from Streptomyces coelicolor reveals a link between laccases and nitrite reductases. J. Mol. Biol., 2009, vol. 385, pp.1165-1178. Bento I., Martins L.O., Lopes G.G., Carrondo M.A., Lindley P.F. Dioxygen reduction by multi-copper oxidases; a structural perspective. Dalton Trans., 2005, vol. 21, pp. 3507-3513. Bento I., Martins L.O., Lopes G.G., Carrondo M.A., Lindley P.F. Dioxygen reduction by multi-copper oxidases; a structural perspective. Dalton Trans., 2005, vol. 21, pp. 3507-3513. Xu F. Effects of redox potential and hydroxide inhibition on the pH activity profile of fungal laccases. J. Biol. Chem., 1997, vol. 272, no. 2, pp. 924-928. Xu F. Effects of redox potential and hydroxide inhibition on the pH activity profile of fungal laccases. J. Biol. Chem., 1997, vol. 272, no. 2, pp. 924-928. Solomon E.I., Sundaram U.M., Machonkin T.E. Multicopper oxidases and oxygenases. Chem. Rev., 1996, vol.96, no.7, pp.2563-2605. Solomon E.I., Sundaram U.M., Machonkin T.E. Multicopper oxidases and oxygenases. Chem. Rev., 1996, vol.96, no.7, pp.2563-2605. Kabsch W. Integration, Scaling, Space-Group Assignment and Post-Refinement. Acta Crystallogr. Sect.D: Biol. Crystallogr., 2010, vol. 66, no. 2, pp. 133-144. Kabsch W. Integration, Scaling, Space-Group Assignment and Post-Refinement. Acta Crystallogr. Sect.D: Biol. Crystallogr., 2010, vol. 66, no. 2, pp. 133-144. McCoy A.J., Grosse-Kunstleve R.W., Adams P.D., Winn M.D., Storoni L.C., Read R.J. Phaser crystallographic software. J. Appl. Crystallogr., 2007, vol. 40, pp. 658-674. McCoy A.J., Grosse-Kunstleve R.W., Adams P.D., Winn M.D., Storoni L.C., Read R.J. Phaser crystallographic software. J. Appl. Crystallogr., 2007, vol. 40, pp. 658-674. Murshudov G.N., Skubak P., Lebedev A.A., Pannu N.S., Steiner R.A., Nicholls R.A., Winn M.D., Long F., Vagin A.A. REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 2011, vol. 67, pp. 355-367. Murshudov G.N., Skubak P., Lebedev A.A., Pannu N.S., Steiner R.A., Nicholls R.A., Winn M.D., Long F., Vagin A.A. REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 2011, vol. 67, pp. 355-367. Emsley P., Lohkamp B, Scott W. G., Cowtan K. Features and Development of Coot. Acta Crystallogr. Sect. D: Biol. Crystallogr, 2010, vol. 66, no.4, pp. 486-501. Emsley P., Lohkamp B, Scott W. G., Cowtan K. Features and Development of Coot. Acta Crystallogr. Sect. D: Biol. Crystallogr, 2010, vol. 66, no.4, pp. 486-501. Afonine P.V., Grosse-Kunstleve R.W., Echols N., Headd J.J., Moriarty N.W., Mustyakimov M., Terwilliger T.C., Urzhumtsev A., Zwart P.H.; Adams, P.D. Towards automated crystallographic structure refinement with phenix.refine. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 2012, vol. 68, pp.352-367. Afonine P.V., Grosse-Kunstleve R.W., Echols N., Headd J.J., Moriarty N.W., Mustyakimov M., Terwilliger T.C., Urzhumtsev A., Zwart P.H.; Adams, P.D. Towards automated crystallographic structure refinement with phenix.refine. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr., 2012, vol. 68, pp.352-367. Johannes C., Majcherczyk A. Laccase activity tests and laccase inhibitors. J. Biotechnol. 2000, vol. 78, pp. 193-199. Johannes C., Majcherczyk A. Laccase activity tests and laccase inhibitors. J. Biotechnol. 2000, vol. 78, pp. 193-199. Molina-Guijarro J.M., Pérez J., Muñoz-Dorado J., Guillén F., Moya R., Hernández M., Arias M.E. Detoxification of azo dyes by a novel pH-versatile, salt-resistant laccase from Streptomyces ipomoea. Internat. Microbiol., 2009, vol. 12, pp. 13- 21. Molina-Guijarro J.M., Pérez J., Muñoz-Dorado J., Guillén F., Moya R., Hernández M., Arias M.E. Detoxification of azo dyes by a novel pH-versatile, salt-resistant laccase from Streptomyces ipomoea. Internat. Microbiol., 2009, vol. 12, pp. 13- 21. Trubitsina L.I., Tishchenko S.V., Gabdulkhakov A.G, Lisov A.V., Zakharova M.V., Leontievsky A.A. Structural and functional characterization of two-domain laccase from Streptomyces viridochromogenes. Biochimie, 2015, vol. 112, рp.151- 159. Trubitsina L.I., Tishchenko S.V., Gabdulkhakov A.G, Lisov A.V., Zakharova M.V., Leontievsky A.A. Structural and functional characterization of two-domain laccase from Streptomyces viridochromogenes. Biochimie, 2015, vol. 112, rp.151- 159. Габдулхаков А.Г., Костарева О.С., Коляденко И.А., Михайлина А.О., Трубицина Л.И., Тищенко С.В. Встраивание ионов меди в Т2/Т3 центры двухдоменных лакказ. Молекулярная биология, 2018, vol.52, no. 1, в печати. Gabdulhakov A.G., Kostareva O.S., Kolyadenko I.A., Mihaylina A.O., Trubicina L.I., Tischenko S.V. Vstraivanie ionov medi v T2/T3 centry dvuhdomennyh lakkaz. Molekulyarnaya biologiya, 2018, vol.52, no. 1, v pechati.