Dokument: Substrate access mechanism in a novel phospholipase A of Pseudomonas aeruginosa
| Titel: | Substrate access mechanism in a novel phospholipase A of Pseudomonas aeruginosa | |||||||
| Weiterer Titel: | Der Mechanismus des Substratzugangs in einer neuen Phospholipase A von Pseudomonas aeruginosa | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59668 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20220523-112832-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Ahmad, Sabahuddin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Gohlke, Holger [Gutachter] Prof. Dr. Jaeger, Karl-Erich [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | PlaF is an integral inner membrane phospholipase A1 (PLA1) from Pseudomonas aeruginosa that modulates the membrane glycerophospholipid (GPL) composition and thus promotes the virulence of P. aeruginosa. Interestingly, PlaF can exist as both monomer and dimer, but only the monomeric form shows the enzymatic activity. It is well established through experiments that the activity of PlaF is regulated by a dimer-to-monomer transition followed by monomer tilting in the membrane. However, how do substrates reach the active site for hydrolysis and how the characteristics of the tunnels connecting the active site govern the activity, specificity, and regioselectivity of PlaF for GPL substrates remains unknown. In this study, I combined all-atom molecular dynamics (MD) simulations together with configurational free energy calculations to identify access pathways of substrates to the active site of PlaF. Among the major outcomes, supported by experimental collaboration this study identifies a distinct tunnel that is involved in the PlaF activity. The preferable access of GPLs with the sn-1 acyl chain first is in excellent agreement with the demonstrated PLA1 activity of PlaF. Further, the favorable free-energy of binding of the medium-chain GPLs is related to the acyl chain length specificity of PlaF, determined by structural features of the tunnels. Unbiased MD simulations revealed egress routes for fatty acid (FA) products, which transports them to the dimer interface, and likely lead to the fatty acid-triggered dimerization, explaining how products mediate feedback-regulation of PlaF. These atomistic-level studies enhance our understanding of the activity regulation of PlaF and its specificity toward GPL substrates. Taken together, this study opens up opportunities for developing potential drugs that inhibit PlaF to combat P. aeruginosa virulence during infection.PlaF aus Pseudomonas aeruginosa ist eine integrale Innenmembran-Phospholipase A1 (PLA1), welche die Zusammensetzung der Membran-Glycerophospholipide (GPL) verändert und damit die Virulenz von P. aeruginosa fördert. Interessanterweise kann PlaF sowohl in monomeren als auch in dimeren Konfigurationen existieren, die Aktivität wurde jedoch nur im monomeren Zustand nachgewiesen. Es ist durch Experimente gut belegt, dass die PlaF-Aktivität durch einen Dimer-zu-Monomer-Übergang, gefolgt von einem Kippen des Monomers in der Membran, reguliert wird. Wie genau jedoch Substrate das aktive Zentrum erreichen und wie die Charakteristika der Tunnel die Aktivität, Spezifität und Regioselektivität von PlaF für natürliche GPL-Substrate bestimmen, blieb bisher ungeklärt. In dieser Studie habe ich All-Atom-Molekulardynamik-Simulationen (MD) mit Berechnungen der freien Konfigurationsenergie kombiniert, um Zugangswege von GPL-Substraten zum aktiven Zentrum von PlaF zu identifizieren. Als eines der wichtigsten Ergebnisse, unterstützt durch experimentelle Zusammenarbeit, beschreibt diese Studie einen Tunnel, der die Aktivität von PlaF mitbestimmt. Der bevorzugte Zugang von GPLs mit der sn-1 Acylkette zuerst steht in hervorragender Übereinstimmung mit der nachgewiesenen PLA1-Aktivität von PlaF. Des Weiteren steht die günstige freie Bindungsenergie der mittelkettigen GPLs im Zusammenhang mit der Acylkettenlängenspezifität von PlaF, die durch strukturelle Merkmale der Tunnel bestimmt wird. Unbeeinflusste MD-Simulationen ergaben Austrittswege für Fettsäureprodukte, die sie zur Dimer-Grenzfläche transportieren und wahrscheinlich zur fettsäuregetriggerten Dimerisierung führen, was erklärt, wie die Produkte die Feedback-Regulation von PlaF vermitteln. Diese Studien auf atomistischer Ebene verbessern unser Verständnis der Aktivitätsregulation von PlaF und seiner Spezifität gegenüber GPL-Substraten. Insgesamt eröffnet diese Studie Möglichkeiten für die Entwicklung potenzieller Medikamente, die PlaF hemmen, um die Virulenz von P. aeruginosa während einer Infektion zu bekämpfen. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische und Medizinische Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 23.05.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 23.05.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.12.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 08.04.2022 |
