Catalytic Mechanism of Mycobacterium tuberculosis Methionine Sulfoxide Reductase A

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Título

Catalytic Mechanism of Mycobacterium tuberculosis Methionine Sulfoxide Reductase A

Tema

MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS
TUBERCULOSIS
MICOBACTERIAS
MECANISMO CATALITICO
QM/MM
ENERGIA LIBRE
UMBRELLA SAMPLING
METIONINA
SULFOXIDO
BIBLIOGRAFIA NACIONAL QUIMICA
2024

Abstract

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.

Autor

Sastre, Santiago
Manta, Bruno.
Semelak, Jonathan A.
Estrin, Dario
Trujillo Garré, Madia
Radi, Rafael
Zei, Ari

Fuente

ACS Publications

Editor

Biochemistry, v.63, 2024. -- pp.533−544

Fecha

2024

Derechos

Información sobre Derechos de Autor

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Formato

PDF

Extent

12 p.

Idioma

Inglés

Tipo

Artículo

Identificador

10.1021/acs.biochem.3c00504

Document Item Type Metadata

Original Format

PDF
Fecha de agregación
June 6, 2024
Colección
Bibliografía Nacional Química
Tipo de Elemento
Document
Etiquetas
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Citación
Sastre, Santiago, “Catalytic Mechanism of Mycobacterium tuberculosis Methionine Sulfoxide Reductase A,” RIQUIM - Repositorio Institucional de la Facultad de Química - UdelaR, accessed July 3, 2024, https://riquim.fq.edu.uy/items/show/6803.
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