Binding of the substrate UDPglucuronic acid induces conformational changes in the xanthan gum glucuronosyltransferase

Authors
Salinas, Sergio R.; Petruk, Ariel Alcides; Brukman, Nicolás Gastón; Bianco, Maria Isabel; Jacobs, Melisa; Marti, Marcelo Adrian; Ielpi, Luis
Publication Year
2016
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
GumK is a membrane-associated glucuronosyltransferase of Xanthomonas campestris that is involved in xanthan gum biosynthesis. GumK belongs to the inverting GT-B superfamily and catalyzes the transfer of a glucuronic acid (GlcA) residue from uridine diphosphate (UDP)-GlcA (UDP-GlcA) to a lipid-PP-trisaccharide embedded in the membrane of the bacteria. The structure of GumK was previously described in its apo- and UDP-bound forms, with no significant conformational differences being observed. Here, we study the behavior of GumK toward its donor substrate UDP-GlcA. Turbidity measurements revealed that the interaction of GumK with UDP-GlcA produces aggregation of protein molecules under specific conditions. Moreover, limited proteolysis assays demonstrated protection of enzymatic digestion when UDP-GlcA is present, and this protection is promoted by substrate binding. Circular dichroism spectroscopy also revealed changes in the GumK tertiary structure after UDP-GlcA addition. According to the obtained emission fluorescence results, we suggest the possibility of exposure of hydrophobic residues upon UDP-GlcA binding. We present in silico-built models of GumK complexed with UDP-GlcA as well as its analogs UDP-glucose and UDP-galacturonic acid. Through molecular dynamics simulations, we also show that a relative movement between the domains appears to be specific and to be triggered by UDP-GlcA. The results presented here strongly suggest that GumK undergoes a conformational change upon donor substrate binding, likely bringing the two Rossmann fold domains closer together and triggering a change in the N-terminal domain, with consequent generation of the acceptor substrate binding site.
Fil: Salinas, Sergio R.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Petruk, Ariel Alcides. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Brukman, Nicolás Gastón. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina
Fil: Bianco, Maria Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Jacobs, Melisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Marti, Marcelo Adrian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Ielpi, Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Subject
CONFORMATIONAL CHANGE
GLYCOSYLTRANSFERASE
GUMK
MEMBRANE MONOTOPIC PROTEIN
XANTHAN
MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION
POLYSACCHARIDES BACTERIAL
Bioquímica y Biología Molecular
Ciencias Biológicas
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
Access level
Restricted access
License
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repository
CONICET Digital (CONICET)
Institution
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identifier
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/24035