Molecular basis of catalytic and allosteric mechanisms of ser33, a type II phosphoglycerate dehydrogenase involved in de novo l-serine synthesis in budding yeast

Resumen

La serina puede sintetizarse a través de una vía conservada, comenzando por el intermediario glucolítico 3-fosfoglicerato (PGA). Este último es oxidado por la primera enzima de esta vía, la 3-fosfoglicerato deshidrogenasa (PHGDH), en 3-fosfohidroxipiruvato (PHP). Aunque PHGDH siempre se ha considerado una deshidrogenasa clásica dependiente de NAD, recientemente se ha demostrado que en ciertos organismos, actúa como una transhidrogenasa utilizando ¿-ketoglutarato en lugar de NAD+ como aceptor final de electrones, produciendo tanto PHP como D-2-hidroxiglutarato (2HG). En este estudio, realizamos una detallada descripcion de la PHGDH de Saccharomyces cerevisiae, Ser33. Utilizando al proteína recombinante de Ser33, pudimos obtener cinco estructuras cristalinas diferentes de la enzima, a saber, sin ligando y en complejos con PHP, PGA, 2HG, serina, así como 2HG más serina. Además, se realizaron ensayos in vitro con varios mutantes, lo que permitió profundizar, a nivel molecular, en los mecanismos catalíticos y reguladores de Ser33. Este análisis estructural-funcional de Ser33 proporciona una base sólida para comprender mejor el mecanismo transhidrogenasa recientemente identificado de las enzimas PHGDH de tipo II.