scholarly journals Interface Residues That Drive Allosteric Transitions Also Control the Assembly of l-Lactate Dehydrogenase

2018 ◽  
Vol 122 (49) ◽  
pp. 11195-11205 ◽  
Author(s):  
Jie Chen ◽  
D. Thirumalai
2018 ◽  
Author(s):  
Jie Chen ◽  
D. Thirumalai

AbstractThe allosteric enzyme, L-lactate dehydrogenase (LDH), is activated by fructose 1,6-metaphosphate (FBP) to reduce pyruvate to lactate. The molecular details of the FBP-driven transition between the low affinity T-state to the high affinity R-state in LDH, a tetramer composed of identical subunits, are not known. The dynamics of theT→R allosteric transition, investigated using Brownian dynamics (BD) simulations of the Self-Organized Polymer (SOP) model, revealed that coordinated rotations of the subunits drive the T→R transition. We used the structural perturbation method (SPM), which requires only the static structure, to identify the allostery wiring diagram (AWD), a network of residues that transmits signals across the tetramer, as LDH undergoes the T→R transition. Interestingly, the residues that play a major role in the dynamics, which are predominantly localized at the interfaces, coincide with the AWD identified using the SPM. The conformational changes in the T→R transition start from the region near the active site, comprising of helix αC, helix α1/2G, helix α3G and helix α2F, and proceed to other structural units, thus completing the global motion. Brownian dynamics simulations of the tetramer assembly, triggered by a temperature quench from the fully disrupted conformations, show that the bottleneck for assembly is the formation of the correct orientation between the subunits, requiring contacts between the interface residues. Surprisingly, these residues are part of the AWD, which was identified using the SPM. Taken together, our results show that LDH, and perhaps other multi-domain proteins, may have evolved to stabilize distinct states of allosteric enzymes using precisely the same AWD that also controls the functionally relevant allosteric transitions.


2001 ◽  
Vol 40 (4) ◽  
pp. 536-540 ◽  
Author(s):  
Finn Edler von Eyben ◽  
Ebbe Lindegaard Madsen ◽  
Ole Blaabjerg ◽  
Per Hyltoft Petersen ◽  
Hans von der Maase ◽  
...  

2006 ◽  
Vol 12 (3) ◽  
pp. 148-151
Author(s):  
Noriko Ihara ◽  
Ikuo Murohashi ◽  
Masako Itho ◽  
Ikuo Amino ◽  
Katsuhiko Yoshida ◽  
...  

Author(s):  
А.В. Солин ◽  
А.Ю. Ляшев ◽  
Ю.Д. Ляшев

Цель исследования - сравнительный анализ влияния селективных агонистов отдельных классов опиоидных рецепторов на белковосинтетическую функцию печени, развитие цитолитического и холестатического синдромов у крыс, подвергшихся частичной гепатэктомии. Методика. Работа выполнена на 152 крысах-самцах Вистар массой 200-250 г. Частичную гепатэктомию выполняли по методу, описанному Higgins G.M. и Anderson R.M. с удалением 70% ткани печени. В плазме крови определяли концентрации общего белка, альбуминов, общего билирубина, активность аланинтрансаминазы (АЛТ), аспартаттрансаминазы (АСТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) традиционными методами. Опиоиды: DAGO в дозе 6,3 мкг/кг, DSLET в дозе 10,0 мкг/кг, динорфин А (1-13) в дозе 20,1 мкг/кг, вводили внутрибрюшинно ежедневно 1 раз в сутки в течение 5 сут. эксперимента в объеме 0,2 мл. Контрольным животным аналогично вводили физраствор. Результаты. Удаление 70% ткани печени у крыс-самцов Вистар сопровождается развитием печеночной недостаточности, проявляющейся гипербилирубинемией, гипоальбуминемией, гипопротеинемией, повышением активности трансаминаз и лактатдегидрогеназы. Применение селективных агонистов опиоидных рецепторов у крыс, которым моделировали частичную гепатэктомию, оказывало гепатопротективное действие и снижало выраженность проявлений печеночной недостаточности, начиная с 3-х сут. после резекции. Активность трансаминаз, лактатдегидрогеназы и концентрация общего билирубина у животных, которым вводили опиоиды, были существенно ниже, чем в контрольной группе. Содержание общего белка и альбуминов было статистически значимо выше в группах, которые получали исследованные пептиды, по сравнению с контрольной группой на 7-е сут. после частичной гепатэктомии. Наиболее выраженное действие проявлял селективный агонист опиоидных мю-рецепторов DAGO. По нашему мнению, такое влияние пептидов объясняется присущими им антиоксидантным и антигипоксическим эффектами, что снижает повреждающее действие оперативного вмешательства на печень. Более выраженное влияние DAGO связано, по-видимому, с особенностями распределения опиоидных рецепторов или устойчивостью пептида к действию эндопептидаз благодаря модификациям в молекуле пептида. Заключение. Применение опиоидов стимулирует восстановление функциональной активности печени после частичной гепатэктомии. Наибольший эффект отмечается при введении мю-агониста DAGO. Aim. The aim of the study was to compare effects of selective agonists of opioid receptors from different classes on the protein-synthesizing function of liver and development of cytolytic and cholestatic syndromes in rats after partial hepatectomy. Methods. The study was conducted on 152 Wistar male rats weighing 200-250 g. The animals were subjected to partial hepatectomy according to the Higgins and Anderson method. Concentrations of total protein, albumin, total bilirubin, and activities of alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, and lactate dehydrogenase were measured in plasma using standard methods. The opioids, DAGO (6.3 mg/kg), DSLET (10.0 mg/kg), and dynorphin A (1-13) (20.1 mg/kg), were injected in 0.2 ml of saline daily for 5 days. Control animals were injected with 0.2 ml of saline for 5 days. Results. Resection of 70% of liver tissue resulted in development of liver failure as evidenced by hyperbilirubinemia, hypoalbuminemia, hypoproteinemia, and increased transaminase and lactate dehydrogenase activities. Selective agonists of opioid receptors administered to the rats after partial hepatectomy exerted a hepatoprotective effect and alleviated the signs of liver failure beginning from the 3 day after resection. Transaminase and lactate dehydrogenase activities were significantly lower in opioid-treated rats than in the control group. Levels of total protein and albumins were significantly higher in the groups injected with the study peptides compared to the control group on the 7 day after partial hepatectomy. The selective agonist of opioid m-receptors, DAGO, exerted the most pronounced effect. Apparently, the similar effects of peptides were due to their antioxidant and anti-hypoxic action, which alleviated the detrimental effect of liver surgery. The more pronounced effect of DAGO apparently resulted from peculiarities of opioid receptors distribution or peptide resistance to endopeptidase action due to modifications of the peptide molecule. Conclusion. Administration of opioids stimulated restoration of liver functional activity after partial hepatectomy. Injections of the m-agonist, DAGO, produced the most pronounced effect.


Pathology ◽  
1990 ◽  
Vol 22 (2) ◽  
pp. 119-121
Author(s):  
George A. Tallis ◽  
John Bahnisch ◽  
David W. Thomas ◽  
Renze Bais

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document