Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Entgegengesetzte regulatorische Effekte von Eisenionen auf die katalytischen Aktivitäten von Nare, der toxinähnlichen ADP-Ribosyltransferase aus Neisseria meningitides, in vitro

Mariangela Del Vecchio und Enrico Balducci

NarE, die in Neisseria meningitidis identifizierte Mono-ADP-Ribosyltransferase, katalysiert drei enzymatische Reaktionen. NarE überträgt eine einzelne ADP-Ribose-Einheit auf Guanidinverbindungen, hydrolysiert NAD in Nicotinamid und freie ADP-Ribose und ribosyliert sich selbst. Wir haben zuvor durch biophysikalische und biochemische Analysen gezeigt, dass NarE einen Eisen-Schwefel-Cluster enthält. Das Vorhandensein eines strukturierten und stabilen Eisen-Schwefel-Clusters ist für die ADP-Ribosyltransferase, jedoch nicht für die NAD-Glycohydrolase-Aktivität, wesentlich. Wir berichten hier, dass Eisen(III)-Ionen, jedoch keine Eisen(II)-Ionen, die ADP-Ribosyltransferase-Aktivität stimulierten. Im Gegensatz dazu aktivierten Eisen(II)-Ionen, jedoch keine Eisen(III)-Ionen die NAD-Glycohydrolase-Aktivität. Diese Eiseneffekte wurden umgekehrt, wenn enzymatische Reaktionen in Gegenwart des Eisenchelators O-Phenantrolin durchgeführt wurden. In Gegenwart von Eisen(III)- oder Eisen(II)-Ionen kam es zu einem Anstieg des Vmax sowohl für die Transferase- als auch für die NADase-Aktivität, während der Km-Wert für NAD unverändert blieb. Die Gegenwart von 10 mM Fe3+ erhöhte die ADP-Ribosyltransferase-Aktivität, wenn wir Reste mutiert haben, die nicht am Cluster beteiligt sind, während sie wirkungslos war, wenn Reste mutiert sind, die am Cluster beteiligt sind. Ähnliche Ergebnisse wurden mit der NAD-Glycohydrolase-Aktivität erzielt. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass Eisen, das eine wichtige Rolle im Stoffwechsel spielt, die NarE-Aktivitäten je nach Oxidationszustand modulieren kann. Diese neuartige Beobachtung könnte im Zusammenhang mit einer Infektion mit Neisseria meningitidis relevant sein.