ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTConstruction and evaluation of the kinetic scheme associated with dihydrofolate reductase from Escherichia coliCarol A. Fierke, Kenneth A. Johnson, and Stephen J. BenkovicCite this: Biochemistry 1987, 26, 13, 4085–4092Publication Date (Print):June 30, 1987Publication History Published online1 May 2002Published inissue 30 June 1987https://pubs.acs.org/doi/10.1021/bi00387a052https://doi.org/10.1021/bi00387a052research-articleACS PublicationsRequest reuse permissionsArticle Views2867Altmetric-Citations433LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose Get e-Alerts

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTCarbonic Anhydrase: Evolution of the Zinc Binding Site by Nature and by DesignDavid W. Christianson and Carol A. FierkeView Author Information Department of Chemistry, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104-6323 Department of Biochemistry, Box 3711, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 27710 Cite this: Acc. Chem. Res. 1996, 29, 7, 331–339Publication Date (Web):July 11, 1996Publication History Received18 December 1995Published online11 July 1996Published inissue 11 July 1996https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ar9501232https://doi.org/10.1021/ar9501232research-articleACS PublicationsCopyright © 1996 American Chemical SocietyRequest reuse permissionsArticle Views3761Altmetric-Citations408LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose SUBJECTS:Ligands,Metals,Monomers,Peptides and proteins,Zinc Get e-Alerts

Abstract A key functional event in eukaryotic gene activation is the formation of dynamic protein-protein interaction networks between transcriptional activators and transcriptional coactivators. Seemingly incongruent with the tight regulation of transcription, many biochemical and biophysical studies suggest that activators use nonspecific hydrophobic and/or electrostatic interactions to bind to coactivators, with few if any specific contacts. Here a mechanistic dissection of a set of representative dynamic activator•coactivator complexes, comprised of the ETV/PEA3 family of activators and the coactivator Med25, reveals a different molecular recognition model. The data demonstrate that small sequence variations within an activator family significantly redistribute the conformational ensemble of the complex while not affecting overall affinity, and distal residues within the activator—not often considered as contributing to binding—play a key role in mediating conformational redistribution. The ETV/PEA3•Med25 ensembles are directed by specific contacts between the disordered activator and the Med25 interface, which is facilitated by structural shifts of the coactivator binding surface. Taken together, these data highlight the critical role coactivator plasticity plays in recognition of disordered activators, and indicates that molecular recognition models of disordered proteins must consider the ability of the binding partners to mediate specificity.

The COVID-19 pathogen, SARS-CoV-2, requires its main protease (SC2M Pro ) to digest two of its translated polypeptides to form a number of mature proteins that are essential for viral replication and pathogenesis. Inhibition of this vital proteolytic process is effective in preventing the virus from replication in infected cells and therefore provides a potential COVID-19 treatment option. Guided by previous medicinal chemistry studies about SARS-CoV-1 main protease (SC1M Pro ), we have designed and synthesized a series of SC2M Pro inhibitors that contain β-( S -2-oxopyrrolidin-3-yl)-alaninal (Opal) for the formation of a reversible covalent bond with the SC2M Pro active site cysteine C145. All inhibitors display high potency with IC 50 values at or below 100 nM. The most potent compound MPI3 has as an IC 50 value as 8.5 nM. Crystallographic analyses of SC2M Pro bound to 7 inhibitors indicated both formation of a covalent bond with C145 and structural rearrangement from the apoenzyme to accommodate the inhibitors. Virus inhibition assays revealed that several inhibitors have high potency in inhibiting the SARS-CoV-2-induced cytopathogenic effect in both Vero E6 and A549 cells. Two inhibitors MP5 and MPI8 completely prevented the SARS-CoV-2-induced cytopathogenic effect in Vero E6 cells at 2.5-5 μM and A549 cells at 0.16-0.31 μM. Their virus inhibition potency is much higher than some existing molecules that are under preclinical and clinical investigations for the treatment of COVID-19. Our study indicates that there is a large chemical space that needs to be explored for the development of SC2M Pro inhibitors with extreme potency. Due to the urgent matter of the COVID-19 pandemic, MPI5 and MPI8 may be quickly advanced to preclinical and clinical tests for COVID-19.

Summary Histone deacetylases play important biological roles well beyond the deacetylation of histone tails. In particular, HDAC6 is involved in multiple cellular processes such as apoptosis, cytoskeleton reorganization, and protein folding, affecting substrates such as α-tubulin, Hsp90 and cortactin proteins. We have applied a biochemical enzymatic assay to measure the activity of HDAC6 on a set of candidate unlabeled peptides. These served for the calibration of a structure-based substrate prediction protocol, Rosetta FlexPepBind, previously used for the successful substrate prediction of HDAC8 and other enzymes. A proteome-wide screen of reported acetylation sites using our calibrated protocol together with the enzymatic assay provide new peptide substrates and avenues to novel potential functional regulatory roles of this promiscuous, multi-faceted enzyme. In particular, we propose novel regulatory roles of HDAC6 in tumorigenesis and cancer cell survival via the regulation of the EGFR/Akt pathway activation process. The calibration process and comparison of the results between HDAC6 and HDAC8 highlight structural differences that explain the established promiscuity of HDAC6.

ABSTRACT As the COVID-19 pathogen, SARS-CoV-2 relies on its main protease (M Pro ) for pathogenesis and replication. During the crystallographic analyses of M Pro crystals that were exposed to the air, a uniquely Y-shaped, S-O-N-O-S-bridged posttranslational crosslink that connects three residues C22, C44, and K61 at their side chains was frequently observed. As a novel posttranslational modification, this crosslink serves as a redox switch to regulate the catalytic activity of M Pro , a demonstrated drug target of COVID-19. The formation of this linkage leads to a much more opened active site that can be potentially targeted for the development of novel SARS-CoV-2 antivirals. The inactivation of M Pro by this crosslink indicates that small molecules that lock M Pro in the crosslinked form can be potentially used with other active site-targeting molecules such as paxlovid for synergistic effects in inhibiting the SARS-CoV-2 viral replication. Therefore, this new finding reveals a unique aspect of the SARS-CoV-2 pathogenesis and is potentially paradigm-shifting in our current understanding of the function of M Pro and the development of its inhibitors as COVID-19 antivirals.

ABSTRACT Mitochondrial diseases linked to mutations in mitochondrial(mt) tRNA sequences are abundant. However, the contributions of these tRNA mutations to the development of diseases is mostly unknown. Mutations may affect interactions with (mt)tRNA maturation enzymes or protein synthesis machinery leading to mitochondrial dysfunction. In human mitochondria, the first step of tRNA processing is the removal of the 5’end of precursor tRNAs (pre-tRNA) catalyzed by the three-component enzyme, mtRNase P. Additionally, one sub-component of mtRNase P, mitochondrial RNase P protein 1 (MRPP1) catalyzes methylation of the R9 base in pre-tRNAs. Despite the central role of 5’ end processing in mitochondrial tRNA maturation, the link between mtRNase P and diseases is mostly unexplored. Here we investigate how 11 different human disease-linked mutations in (mt)pre-tRNAs affect the activities of mtRNase P. We find that several mutations weaken the pre-tRNA binding affinity, while the majority of mutations decrease 5’ end processing and methylation activity catalyzed by mtRNase P. Furthermore, all of the investigated mutations in (mt)pre-tRNA Leu(UUR) alter the tRNA fold which contributes to the partial loss of function of mtRNase P. Overall, these results reveal an etiological link between early steps of (mt)tRNA-substrate processing and mitochondrial disease.

Apolipoproteins are involved in pathological conditions of Alzheimer disease (AD), truncated apolipoprotein fragments and beta-amyloid (Abeta) peptides coexist as neurotoxic heteromers within the plaques. Therefore, it is important to investigate these complexes at the molecular level to better understand their properties and roles in the pathology of AD. Here, we present a mechanistic insight into such heteromerization using a structurally homologue apolipoprotein fragment of apoA-I (4F) complexed with Abeta(M1-42) and characterize their toxicity. The 4F peptide slows down the aggregation kinetics of Abeta(M1-42) by constraining its structural plasticity. NMR and CD experiments identified 4F-Abeta(M1-42) heteromers as being comprised of unstructured Abeta(M1-42) and helical 4F. A uniform 2-fold reduction in Abeta42 15N/1H NMR signal intensities with no observable chemical shift perturbation indicated the formation of a large complex, which was further confirmed by diffusion NMR experiments. Microsecond scale atomistic molecular dynamics simulations showed that 4F interaction with Abeta(M1-42) is electrostatically driven and induces unfolding of Abeta(M1-42). Neurotoxicity profiling of Abeta(M1-42) complexed with 4F confirms a significant reduction in cell-viability and neurite growth. The molecular architecture of heteromerization between 4F and Abeta(M1-42) discovered in this study provides evidence towards our understanding of the role of apolipoproteins or their truncated fragments in exacerbating AD pathology.

Abstract The first step in transfer RNA (tRNA) maturation is the cleavage of the 5’ end of precursor transfer RNA (pre-tRNA) catalyzed by ribonuclease P (RNase P). RNase P is either a ribonucleoprotein (RNP) complex with a catalytic RNA subunit or a pro tein-only R Nase P (PRORP). In most land plants, algae, and Euglenozoa, PRORP is a single-subunit enzyme. There are currently no inhibitors of protein-only RNase P that can be used as tools for studying the biological function of this enzyme. Therefore, we screened for compounds that inhibit the activity of a model PRORP from A. thaliana organelles (PRORP1) using a high throughput fluorescence polarization (FP) cleavage assay. Two compounds, gambogic acid and juglone (5-hydroxy-1,4-naphthalenedione) that inhibit PRORP1 in the 1 μM range were identified and analyzed. These compounds similarly inhibit human mtRNase P, a multi-subunit protein enzyme, and are 50-fold less potent against bacterial RNA-dependent RNase P. Biochemical measurements indicate that gambogic acid is a rapid-binding, uncompetitive inhibitor that targets the PRORP1-substrate complex while juglone acts as time-dependent inhibitor of PRORP1. X-ray crystal structures of PRORP1 in complex with juglone demonstrate the formation of a covalent complex with cysteine side chains on the surface of the protein. A model consistent with the kinetic data is that juglone binds to PRORP1 rapidly to form an inactive enzyme-inhibitor (EI) complex, and then undergoes a slow step to form an inactive covalent adduct with PRORP1. These inhibitors have the potential to be developed into tools to probe PRORP structure and function relationships.

Abstract Eleven-nineteen leukemia protein (ENL) plays pivotal roles in the leukemogenesis. As a YEATS domain protein, ENL reads histone acylation marks and recruits key transcription factors to leukemic drivers such as HOXA9, MEIS1 , and MYB and therefore promotes leukemia development. The histone-reading function of ENL has been proven essential in the onset and progression of several acute leukemias, suggesting a putative therapeutic window for ENL inhibition. In this study, we developed a phage-assisted, active site-directed ligand evolution (PADLE) approach for the identification of potent and selective ENL inhibitors, where N ε -butyryl- l -lysine (BuK) that possesses known target-protein interactions with the ENL YEATS domain was genetically incorporated into a phage display library to serve as a warhead to direct displayed peptides to the active site of ENL YEATS for enrichment. Using this novel strategy in combination with structure-activity relationship that replaced BuK with other ncAAs for de novo π-π-π stacking interactions with two aromatic residues in ENL YEATS, selective and potent ENL inhibitors with a K d value as low as 2.0 nM were identified. One pentapeptide inhibitor tENL-S1f displayed selective inhibition of ENL over other YEATS domains as well as strong cellular target engagement and on-target effects in inhibiting leukemia cell growth and suppressing the expression of ENL target genes. As the first of its kind study, the current work opens a large avenue of research of using PADLE to develop selective and potent peptidyl inhibitors for a large variety of epigenetic reader proteins.