Esta tese apresenta em sua introdução uma revisão bibliográfica sobre a leishmaniose no Brasil e no mundo, com dados atuais de documentos do Ministério da Saúde e da Organização Mundial da Saúde. Discute também, com base em revisões bibliográficas recentes, os mecanismos que o parasita (Leishmania) possui para escapar da resposta imunológica e obter abrigo no interior das células de defesa dos humanos; os tratamentos atualmente empregados para a leishmaniose; a importância de uma abordagem racional para o desenvolvimento de novas drogas e a falta de interesse das industrias farmacêuticas em direcionar a pesquisa & desenvolvimento para doenças tropicais. Ainda na introdução ressalta-se a importância da identificação e validação de potenciais alvos metabólicos antes de se investir na busca por compostos com potencial quimioterápico. Como exemplo discute-se o papel das enzimas do metabolismo energético, entre elas a fosfoglicose isomerase (PGI), na sobrevivência e homeostase do parasita Leismanin. Os experimentos descritos nesta tese visam a determinação da estrutura cristalográfica da PGI de L. mexicana e a comparação cinética e estrutural com a PGI humana. O mapeamento das diferenças estruturais entres as duas enzimas é fundamental para a validação da PGI como potencial alvo metabólico e serve de guia para a idealização de inibidores seletivos da enzima dos parasitas. / This thesis presents a review about the occurrence of leishmaniasis in Brazil and all over the world. The main data sources were documents from Brazilian Health Ministry and the World Health Organization. The introduction presents actual information about strategies adopt by the parasite to evade the human immune response, the common drugs used in actual treatment, the need for new drugs based on a rational approach and the lack of interest from pharmaceutic industry to invest in research & development for tropical diseases. It also highlights the importance to identify, and validate possible metabolic targets before spending time and money in searching potential compounds that blocks a non validated parasite target. The enzymes that participate in the energy metabolism are considered good target. An example is the glicosomal enzyme phosphoglucose isomerase (PGI), which was recently validated by RNA interference experiments in T. brucei as a good target. The experiments described here intend to elucidate the crystallographic structure from L. mexicana PGI and compare its kinetic and structural proprieties to the human PGI. The mapping of the differences between both enzymes is crucial for the validation of PGI as a metabolic target and will assist in the design of inhibitors with high selectivity against the parasite enzyme.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2005. / Härtill 4 uppsatser.

A tripanossomose africana, ou doença do sono, como é popularmente conhecida, atingiu 25 mil pessoas só em 1995. Estima-se que a doença seja responsável pela morte de 10.000 pessoas a cada ano, segundo os dados da Organização Mundial da Saúde. Sua distribuição é exclusivamente africana, devido ao fato de sua transmissão depender da Tsé-Tsé, mosca do gênero Glossina que encontra lá condições favoráveis para sua proliferação. Atualmente os medicamentos existentes não são eficientes e devem ser ministrados em doses altas, provocando graves efeitos colaterais. O parasita Tripanosoma brucei, na forma encontrada no sangue dos mamíferos (tripomastigota), é o responsável pela doença e, assim como toda a família Trypanosomatidea, é altamente dependente de glicose. Esses parasitas consomem a quantidade de glicose equivalente à sua massa em aproximadamente sete horas. A via glicolítica torna-se, portanto, chave para o desenvolvimento de inibidores que possam ser utilizados no combate a estes parasitas. Nesse sentido, temos realizado estudos com a enzima glicose-6-fosfato isomerase (glucose-6-fosfato isomerase; Phosphoglucose Isomerase PGI; EC 5.3.1.9), responsável pela isomerização reversível da D-glicose-6-fosfato e D-frutose-6-fosfato e participa na glicólise como a segunda enzima da via. Os trabalhos realizados até aqui culminaram na sua expressão em forma recombinante, purificação através de coluna de afinidade, e caracterizações enzimáticas. Sua atividade específica foi determinada através de métodos já estabelecidos encontrados na literatura. O IC50 da enzima frente a quatro inibidores da reação foi determinado. O trabalho finaliza com a construção de um modelo estrutural da enzima determinado através de métodos de modelagem molecular por homologia. / The African trypanosomiasis, or sleeping sickness as is popularly known, affected 25 thousand people only in 1995. It is estimated that the disease is responsible for 10 thousand deaths per year, according to data provided from the World Health Organization (WHO). The distribution of the disease is exclusively African due to the transmission being dependent on the tsé-tsé vector. A fly, belonging to the Glossinia genus, finds in the African continent favorable conditions for its proliferation. Presently the existing drugs are not efficient and have to be applied in high dosage, resulting in severe side effects. The bloodstream form (tripomastigote) of the parasite Trypanosoma brucei is responsible for the disease and such as the whole Trypanosomatidae family is dependent on glucose. Those parasites consume a quantity of glucose equivalent to its mass in approximately seven hours. This characteristic results in the glycolitic pathway been a key target for drug development against those parasites. In this direction we are developing research with the enzyme glucose-6-phosphate isomerase (Phosphoglucose lsomerase PGI; EC 5.3.1.9) responsible for the reversible isomnerisation of D-glucose6-phosphate and D-fuctcose-6-phosphate. PGI participates as the second enzyme in the glycolytic pathway. The work developed so far resulted in the expression of the recombinant form of the parasite PGI, its affinity purification and enzimatic characterization. The specific activity was determined with established methods. The IC50 of four inhibitors was determined and a structural model of T brucei PGI was built by molecular modeling techniques.

Esta tese apresenta em sua introdução uma revisão bibliográfica sobre a leishmaniose no Brasil e no mundo, com dados atuais de documentos do Ministério da Saúde e da Organização Mundial da Saúde. Discute também, com base em revisões bibliográficas recentes, os mecanismos que o parasita (Leishmania) possui para escapar da resposta imunológica e obter abrigo no interior das células de defesa dos humanos; os tratamentos atualmente empregados para a leishmaniose; a importância de uma abordagem racional para o desenvolvimento de novas drogas e a falta de interesse das industrias farmacêuticas em direcionar a pesquisa & desenvolvimento para doenças tropicais. Ainda na introdução ressalta-se a importância da identificação e validação de potenciais alvos metabólicos antes de se investir na busca por compostos com potencial quimioterápico. Como exemplo discute-se o papel das enzimas do metabolismo energético, entre elas a fosfoglicose isomerase (PGI), na sobrevivência e homeostase do parasita Leismanin. Os experimentos descritos nesta tese visam a determinação da estrutura cristalográfica da PGI de L. mexicana e a comparação cinética e estrutural com a PGI humana. O mapeamento das diferenças estruturais entres as duas enzimas é fundamental para a validação da PGI como potencial alvo metabólico e serve de guia para a idealização de inibidores seletivos da enzima dos parasitas. / This thesis presents a review about the occurrence of leishmaniasis in Brazil and all over the world. The main data sources were documents from Brazilian Health Ministry and the World Health Organization. The introduction presents actual information about strategies adopt by the parasite to evade the human immune response, the common drugs used in actual treatment, the need for new drugs based on a rational approach and the lack of interest from pharmaceutic industry to invest in research & development for tropical diseases. It also highlights the importance to identify, and validate possible metabolic targets before spending time and money in searching potential compounds that blocks a non validated parasite target. The enzymes that participate in the energy metabolism are considered good target. An example is the glicosomal enzyme phosphoglucose isomerase (PGI), which was recently validated by RNA interference experiments in T. brucei as a good target. The experiments described here intend to elucidate the crystallographic structure from L. mexicana PGI and compare its kinetic and structural proprieties to the human PGI. The mapping of the differences between both enzymes is crucial for the validation of PGI as a metabolic target and will assist in the design of inhibitors with high selectivity against the parasite enzyme.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Dentro das possibilidades terapÃuticas atuais para o tratamento de pacientes com problemas congÃnitos de metabolismo, a dieta constitui o pilar mais importante e a D-tagatose tem atraÃdo uma grande atenÃÃo nos Ãltimos anos devido a seus benefÃcios à saÃde humana, bem como à semelhanÃa de suas propriedades com a sacarose. Dentre as suas muitas aplicaÃÃes, ressalta-se o potencial em auxiliar no controle de peso, uma preocupaÃÃo crescente no Brasil, uma vez que a obesidade cresce a ritmos alarmantes. No entanto, a L-arabinose isomerase, enzima que catalisa isomerizaÃÃo de D-galactose em D-tagatose, ainda nÃo està disponÃvel comercialmente e, portanto, estudos visando à obtenÃÃo deste biocatalisador se fazem necessÃrios de maneira a viabilizar a implantaÃÃo do processo industrial. Portanto neste trabalho, estudou-se a obtenÃÃo da enzima L-arabinose isomerase utilizando uma cepa de Enterococcus faecium. A enzima produzida por fermentaÃÃo foi caracterizada e imobilizada em suportes a base de quitosana. Os resultados de estabilidade tÃrmica, operacional e de estocagem obtidos para a enzima imobilizada covalentemente sobre quitosana em meio alcalino (pH 10), confirmou a importÃncia do controle do pH durante a imobilizaÃÃo, uma vez que a formaÃÃo de uniÃes multipontuais à favorecida quando comparado ao pH 7,0. No entanto, baixas concentraÃÃes de proteÃna eram obtidas na etapa de fermentaÃÃo, portanto, estudou-se a produÃÃo da enzima L-AI de forma heterÃloga em Escherichia coli. As proteÃnas recombinantes expressas foram purificadas por cromatografia de afinidade em uma Ãnica etapa, e visualizadas em SDS-PAGE. O sucesso na construÃÃo do gene e na clonagem em vetores de expressÃo em E. coli resultou em quantidade satisfatÃria de expressÃo das proteÃnas recombinantes, pois apresentaram-se na forma solÃvel, facilmente purificadas e ativas, permitindo suas caracterizaÃÃes. Por ultracentrifugaÃÃo analÃtica foi possÃvel descobrir que a enzima L-AI recombinante tem uma tendÃncia para formaÃÃo de estruturas com maior tamanho (oligÃmeros). A seguir, suportes multifuncionais foram preparados para a imobilizaÃÃo da L-AI e observou-se uma rÃpida imobilizaÃÃo, apresentando um elevado rendimento de imobilizaÃÃo, superior a 75%. Devido à baixa estabilidade tÃrmica dos derivados, estudos futuros serÃo necessÃrios para a estabilizaÃÃo da estrutura quaternÃria desta enzima. / Within the current therapeutic options for treatment of patients with congenital metabolic problems, diet is the most important pillar and D-tagatose has attracted great attention in recent years because of its benefits to human health and due to its similarities with sucrose. Among its many applications, it emphasizes the potential to assist in weight management, a growing concern in Brazil, since obesity is growing at alarming rates. However, L-arabinose isomerase, the enzyme that catalyses the isomerization of D-galactose into D-tagatose, is not yet commercially available and therefore studies in order to obtain this biocatalyst are necessary in order to enable the implementation of the industrial process. Therefore, in this work, the production of L-arabinose isomerase by Enterococcus faecium was investigated. The produced enzyme was characterized and immobilized onto chitosan. Results of thermal, operational stability and self-life obtained by using L-AI, covalently immobilized onto chitosan in an alkaline medium (pH 10), confirmed the importance of the pH during immobilization, since multipunctuality is favored compared to pH 7.0. Nevertheless, enzyme concentration after fermentation was low and, therefore, we have studied the production of heterologous enzyme in Escherichia coli. The expressed recombinant proteins were purified by affinity chromatography by a single step, and displayed as a single band on SDS-PAGE. The successful construction of the gene and cloning into expression vectors in E. coli resulted in higher amount of the recombinant proteins, which are soluble, easily purified and active, allowing their characterization. Through analytical ultracentrifugation, it was possible to find that the recombinant L-AI has a tendency to form larger structures (oligomers). Multifunctional supports were prepared to L-AI immobilization, allowing achieving high yields (more than 75%) at short contact times. Due to the low thermal stability of the immobilized enzyme, future studies will be needed to stabilize its quaternary structure.

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Peptides obtained by partial sequencing of the isolated protein, which presenteda molecular mass of 29 kDa and pI 5.8, were subjected to sequence analysis of their amino acids, that revealed strong homology to triose phosphate isomerase (TPI) from several sources. The complete cDNA and gene encoding TPI of P. brasiliensis (PbTPI) were characterized and both contained an open reading frame predicted to encode a 249 amino acid protein that presented all the peptides characterized in the native PbTPI. The complete coding PbTPI cDNA was cloned and over expressed in Escherichia coli host. The purified recombinant TPI was used to produce polyclonal antibody in rabbit. By immunoelectron microscopy and Western blot analysis, TPI was detected in the cell wall and the cytoplasm of the yeast phase of P. brasiliensis. The expression of PbTPI was analyzed in transition from mycelia to yeast phase. The native PbTPI is preferentially expressed in the yeast parasitic phase of P. brasiliensis. The recombinant PbTPI was found to bind to laminin and fibronectin in ligand far-Western blot assays. TPI binds preferentially to laminin, as determined by peptide inhibition assays. Of special note, the treatment of P. brasiliensisyeast cells with anti-PbTPI polyclonal antibody and the incubation of pneumocytes and VERO cells with the recombinant protein promoted inhibition of adherence and internalization of P. brasiliensisto those in vitrocultured cells. These observations indicate that TPI could be contribute to the adhesion of the microorganism to host tissues and to the dissemination of infection. / Paracoccidioides brasiliensis é um importante patógeno humano que causa a paracoccidioidomicose (PCM), uma micose sistêmica com ampla distribuição na América Latina. A adesão e a invasão de células são eventos essenciais envolvidos na infecção e disseminação do patógeno. Para isso, patógenos utilizam suas moléculas de superfície para se ligar a componentes da matriz extracelular e estabelecer a infecção. Uma proteína antigênica de P. brasiliensisfoi isolada a partir do gel de eletroforese bidimensional de proteínas totais do fungo e caracterizada. Peptídeos obtidos por sequenciamento parcial da proteína de 29 kDa e pI 5.8 mostraram homologia com triose fosfato isomerase (TPI) de diversos organismos. O cDNA e o gene completos que codificam para TPI de P. brasiliensis (PbTPI) foram caracterizados, e ambos contém uma ORF que codifica para uma proteína com 249 aminoácidos que apresenta todos os peptídeos caracterizados na PbTPI nativa. O cDNA completo que codifica para PbTPI foi expresso em Escherichia coli. A proteína recombinante TPI foi utilizada para produção de anticorpo policlonal em coelho. Através de imunomicroscopia de transmissão eletrônica e análises por Western blotting, foi detectada a presença da TPI, na parede celular de leveduras de P. brasiliensis e no citoplasma. A expressão da PbTPI foi analisada na transição das fases de micélio para levedura. A PbTPI nativa está preferencialmente expressa na fase parasitária de P. brasiliensis. A PbTPI recombinante foi capaz de se ligar a laminina e fibronectina em ensaios de Western blotting de afinidade. PbTPI se liga preferencialmente a laminina, como foi determinado por ensaio de inibição com peptídeos sintéticos. Uma observação importante, é que tanto o tratamento de P. brasiliensiscom anticorpo anti-PbTPI, quanto de pneumócitos e células VERO tratados com a TPI recombinante, promoveram considerável inibição da aderência e internalização de P. brasiliensisàs células cultivadas in vitro. Essas observações indicam que a TPI possivelmente contribui para a adesão do microrganismo aos tecidos do hospedeiro e para a disseminação da infecção.

Fazemos parte de um cenário mundial em que o esgotamento das fontes de energias fósseis atrelado à poluição gerada por esse uso, preocupam os diferentes setores do comércio, da indústria, do governo e das instituições em defesa do meio ambiente. Nesse sentido, a busca por novas fontes energéticas renováveis tem dirigido diversas pesquisas, além de drenar bilhões de dólares em investimentos. Uma das linhas de pesquisa mais importantes é a da produção do etanol de segunda geração (2G), um etanol produzido a partir dos resíduos gerados na produção do etanol de primeira geração. No caso do Brasil, esses resíduos compreendem principalmente a palha e o bagaço de cana-de-açúcar; essa biomassa é formada majoritariamente por celulose (∼45%), hemicelulose (∼25%) e lignina (∼20), e sua hidrólise envolve pré-tratamentos adequados e uso de enzimas que agem especificamente em seus alvos. Dessa forma, a produtividade de etanol aumenta, sem necessariamente ampliar áreas de cultivo. Essa vertente é muito promissora, porém os custos ainda são relativamente altos e a aplicabilidade depende bastante de adaptações do setor industrial e aprimoramentos na produção em si (atividade específica das enzimas e sua ação sinérgica). O objetivo principal deste projeto é reconhecer e mapear as bases moleculares que comandam a atividade da enzima xilose isomerase (XI), que converte xilose (presença majoritária na hemicelulose) em xilulose, possibilitando a utilização desta por Saccharomyces cerevisiae (já que a xilose não é fermentescível), para obtenção do etanol de segunda geração como produto final. Para isso, foi realizada uma busca extensiva de genes de diversos microrganismos, que codifiquem para XI, e que essas ainda não possuam estruturas resolvidas publicadas. A maioria das ORFs (Open Reading Frame, do inglês), ou regiões codificadoras, foram amplificadas, clonadas em vetores específicos e transformadas em bactérias Escherichia coli Rosetta (DE3). Parte dessas cepas transformadas resultaram na produção da XI de interesse. Com isso, foi possível obter cristais e iniciar a resolução de estruturas cristalográficas. Esses resultados foram cruzados e correlacionados com os de atividade enzimática, cinética química e estabilidade térmica, fornecendo boa perspectiva para o entendimento das bases moleculares que regem a atividade xilose isomerásica. / We are part of a world scenario in which the depletion of fossil energy sources linked to the pollution generated by this use, concern the different sectors of commerce, industry, government and institutions in defense of the environment. In this regard, the search for new renewable energy sources has headed many researches, besides generating billions of dollars in investments. One of the most important research lines is the production of second generation ethanol (2G), an ethanol produced from the waste generated in the production of the first generation one. In the case of Brazil, these residues mainly include sugar cane straw and bagasse. This biomass is mostly composed of cellulose (∼45%), hemicellulose (∼25%) and lignin (∼20), and its hydrolysis involves adequate pre-treatments and the use of enzymes that specifically act on their targets. In this way, ethanol productivity increases without necessarily expanding growing areas. This aspect is very promising, but the costs are still relatively high and the applicability badly depends on adaptations of the industrial sector and improvements in the production itself (specific activity of the enzymes and their synergistic action with others). The main goal of this project is to recognize and map the molecular bases that control the activity of the enzyme xylose isomerase (XI), which converts xylose (the mostly present carbohydrate in hemicellulose) into xylulose, allowing its use by Saccharomyces cerevisiae (since xylose is not fermentable), to obtain the second generation ethanol as final product. To reach this, an extensive search of genes of several microorganisms, that code for XI, and still do not have solved high resolution structures published are carried out. Most ORFs (Open Reading Frames) were amplified, cloned into specific vectors and transformed into Escherichia coli Rosetta (DE3) bacteria. Some of these transformed strains leaded to the production of XI of interest. Furthermore, it was possible to obtain protein crystals and to start trying to solve crystallographic structures. These results were cross - checked and correlated with those of enzymatic activity, chemical kinetics and thermal stability, providing a good perspective for understanding the molecular bases which govern isomerase activity.

As doenças tropicais têm um grande impacto sobre a saúde em países de baixa renda, estando relacionadas com condições de pobreza e desigualdade. A tripanossomíase africana é uma infecção parasitaria negligenciada incluída na agenda da Organização Mundial de Saúde. Esta enfermidade é causada pelo Trypanosoma brucei gambiense e Trypanosoma brucei rhodesiense, sendo transmitida pela mosca tsé-tsé (Glossina sp.) e geralmente fatal se não tratada. Os fármacos usados no seu tratamento são ineficazes, difíceis de administrar e causam severas reações adversas. Portanto, existe a necessidade do desenvolvimento de alternativas quimioterápicas eficazes e seguras. Assim, a enzima fosfoglicerato mutase (PGAM) surge como um importante alvo molecular. Esta enzima esta envolvida no metabolismo de glicose, sendo necessária para a viabilidade do parasito. Somado a isso, ela difere da enzima dos hospedeiros permitindo a identificação de inibidores específicos. Não obstante, esforços têm sido realizados para identificar inibidores da PGAM, bem como para elucidar sua estrutura e mecanismo de reação. Nosso propósito é obter o modelo de alta resolução desta macromolécula sem ligantes e conseqüentemente analisar a mudança de conformação que esta sofre ao se ligar ao seu substrato natural. A PGAM de Trypanosoma brucei obtida na expressão e purificação mostrou-se cataliticamente ativa nos ensaios cinéticos. Por experimentos de cromatografia de exclusão molecular observamos que a amostra purificada se comportava na forma de monômero. Dados de difração de raios-X foram coletados para cristais da macromolécula obtidos na ausência de ligantes. A estrutura cristalográfica foi resolvida a 2.3 Å, apresentando um dímero na unidade assimétrica. Ambas as moléculas do dímero estavam na forma livre e apresentava grande diferença conformacional se comparadas com as PGAMs de estruturas conhecidas que estão ligadas ao substrato ou produto natural. Por espalhamento de raios-X a baixos ângulos confirmamos que a enzima é monomérica em condições que mimetizam a fisiológica. A mudança conformacional induzida pelo ligante não afeta a topologia dos dois domínios da PGAM. Entretanto, há mudanças nos ângulos torcionais da cadeia principal dos laços que conectam os domínios da proteína. Além disso, o metal cobalto parece estar envolvido na estabilização da estrutura terciária da PGAM na conformação livre. Finalmente, este novo modelo estrutural pode contribuir para o esforço internacional de desenvolver fármacos tripanocidas / Tropical diseases represent a major burden on population health in low-incoming countries, being related to poverty and social disadvantage. African trypanosomiasis is a neglected parasitic infection on the agenda of World Health Organization. This disorder is caused by Trypanosoma brucei gambiensis and Trypanosoma brucei rhodesiensis, transmitted by the tsetse fly (Glossina sp.), and usually fatal if untreaded. The drugs used in the treatment are ineffective, difficult to administer, and cause severe adverse reactions. Therefore, there is a need to develop effective and safe chemotherapies. Thus, the enzyme phosphoglycerate mutase (PGAM) emerges as an important molecular target. This enzyme is involved in glucose metabolism, and is necessary for viability of the parasite. Moreover, it differs from the host enzyme allowing the identification of specific inhibitors. Nevertheless, efforts have been made in identifying PGAM inhibitors and to elucidate their structure and mechanism of reaction. Our purpose is to obtain the high resolution model of the macromolecule free from ligands and consequently to analyze the change in conformation that undergoes upon binding to its natural substrate. Trypanosoma brucei PGAM obtained in the expression and purification was shown to be catalytically active in the kinetics assays. In the size exclusion chromatography we observed that the purified sample behaves as a monomer. X-ray diffraction data were collected for crystals of the macromolecules obtained in the absence of ligands. The crystal structure was solved to 2.3 Å, showing a dimmer in the asymmetric unit. Both molecules of the dimmer were in free form, and had a large conformational difference compared with those of know PGAM structures that are connected to the natural substrate or product. Small angle X-ray scattering confirm that the enzyme is monomeric under conditions that mimic the physiological. Ligand-induced conformational change does not affect the topology of the two domains of the PGAM. However, there are changes in torsional angles of the main chain of the loops that connect the protein domains. Additionally, the metal cobalt seems to be involved in stabilizing the tertiary structure of PGAM in the free conformation. Finally, this new structural model may contribute to the international effort to develop trypanocidal drugs.

Abstract The hydratase/isomerase superfamily consists of enzymes having a common evolutionary origin but acting in a wide variety of metabolic pathways. Many of the superfamily members take part in β-oxidation, one of the processes of fatty acid degradation. One of these β-oxidation enzymes is the Δ3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase, which is required for the metabolism of unsaturated fatty acids. It catalyzes the shift of a double bond from the position C3 of the substrate to the C2 position. In this study, the Δ 3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase from the yeast Saccharomyces cerevisiae was identified, overexpressed as a recombinant protein and characterized. Subsequently, its structure and function were studied by X-ray crystallography. The yeast Δ 3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase polypeptide contains 280 amino acid residues, which corresponds to a subunit size of 32 kDa. Six enoyl-CoA isomerase subunits assemble to form a homohexamer. According to structural studies, the hexameric assembly can be described as a dimer of trimers. The yeast Δ 3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase is located in peroxisomes, the site of fungal β-oxidation, and is a necessary prerequisite for the β-oxidation of unsaturated fatty acids; the enoyl-CoA isomerase knock-out was unable to grow on such carbon sources. In the crystal structure of the yeast Δ 3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase, two domains can be recognized, the N-terminal spiral core domain for catalysis and the C-terminal α-helical trimerization domain. This overall fold resembles the other known structures in the hydratase/isomerase superfamily. Site-directed mutagenesis suggested that Glu158 could be involved in the enzymatic reaction. Structural studies confirmed this, as Glu158 is optimally positioned at the active site for interaction with the substrate molecule. The oxyanion hole stabilizing the transition state of the enzymatic reaction is formed by the main chain NH groups of Ala70 and Leu126. The yeast Δ 3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase hexamer forms by dimerization of two trimers, as in the other superfamily members. An extensive comparison of the five known structures of this family showed that the mode of assembly into hexamers is not a conserved feature of this superfamily, since the distance between the trimers and the orientation of the trimers with respect to each other varied. Marked differences were also detected between the two yeast enoyl-CoA isomerase crystal forms used in this study, one being crystallized at low pH and the other at neutral pH. The results suggest that the yeast Δ 3-Δ 2-enoyl-CoA isomerase could occur as a trimer at low pH.

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