Bruno Guigliarelli, Antonio L. De Lacey, Christophe Léger, Laurent Cournac, Bénédicte Burlat, Pierre Ceccaldi, Hugo Lebrette, Óscar Gutiérrez-Sanz, Sébastien Dementin, Anne Volbeda, Pierre Richaud, Abbas Abou-Hamdan, Bioénergétique et Ingénierie des Protéines (BIP ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bioénergie et Microalgues (EBM), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie végétale et microbiologie environnementale - UMR7265 (BVME), Biologie cellulaire et moléculaire des plantes et des bactéries (BCMPB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2, Pole de Competitivite Capenergies, FrenchBIC research network, Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Environnement, Bioénergie, Microalgues et Plantes (EBMP), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (France), Agence Nationale de la Recherche (France), Aix-Marseille Université, Conseil Régional Provence-Alpes-Côte d'Azur, and Ministerio de Economía y Competitividad (España)
Esta investigación se publicó originalmente en el Journal of Biological Chemistry. Abou-Hamdan, A.; Ceccaldi, P.; Lebrette, Hugo; Gutiérrez-Sanz, Óscar ; Richaud, P.; Cournac, L.; Guigliarelli, Bruno; López de Lacey, Antonio ; Léger, Christophe; Volbeda, A.; Burlat, Bénédicte; Dementin, Sébastien. A threonine stabilizes the NiC and NiR catalytic intermediates of [NiFe]-hydrogenase. J. Biol. Chem 2015; 290(13): 8550-8558. © 2015 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc., The heterodimeric [NiFe] hydrogenase from Desulfovibrio fructosovorans catalyzes the reversible oxidation of H2 into protons and electrons. The catalytic intermediates have been attributed to forms of the active site (NiSI, NiR, and NiC) detected using spectroscopic methods under potentiometric but non-catalytic conditions. Here, we produced variants by replacing the conserved Thr-18 residue in the small subunit with Ser, Val, Gln, Gly, or Asp, and we analyzed the effects of these mutations on the kinetic (H2 oxidation, H2 production, and H/D exchange), spectroscopic (IR, EPR), and structural properties of the enzyme. The mutations disrupt the H-bond network in the crystals and have a strong effect on H2 oxidation and H2 production turnover rates. However, the absence of correlation between activity and rate of H/D exchange in the series of variants suggests that the alcoholic group of Thr-18 is not necessarily a proton relay. Instead, the correlation between H2 oxidation and production activity and the detection of the NiC species in reduced samples confirms that NiC is a catalytic intermediate and suggests that Thr-18 is important to stabilize the local protein structure of the active site ensuring fast NiSI-NiC-NiR interconversions during H2 oxidation/production., This work was supported by the CNRS, the Agence Nationale de la Recherche (HYLIOX and HEROS projects: ANR-07-BIOE-010 and ANR-14-CE05- 0010), the Aix-Marseille Université, and the City of Marseilles. This work was also supported by grants from the CNRS and the Région Provence-Alpes Côte d’Azur (to A. A.-H.), the Spanish MINECO CTQ2012-32448 project (A. L. D. L.), the Spanish FPI program (to O. G.-S.), the Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), and the CNRS (to H. L. and A. V.)