Impact of Effectors on the Catalytic Activity of Galactonolactone Oxidase from Trypanosoma cruzi

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of the structure of the effectors, 1,4-benzoquinone, coenzymes Q and their structural analogues, on the activity of galactonolactone oxidase from Trypanosoma cruzi (TcGAL) and the homologous enzyme L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase from Arabidopsis thaliana (AtGALDH) was studied. Using two forms of AtGALDH, natural (dehydrogenase) and mutant (exhibiting oxidase activity), the role of 1,4-benzoquinone and its analogs as electron acceptors of AtGALDH and TcGAL was revealed. It has been established that compounds containing methoxy groups are more effective electron acceptors for TcGAL (coenzyme Q0, 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone) compared to compounds without OCH3 groups (2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone). Using 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone as an electron acceptor, an approach to the spectrophotometric measurement of TcGAL activity by changes in the absorption of the electron acceptor in the absence of additional components (a dye that becomes colorless when interacting with the reaction product, ascorbate) is proposed. The results obtained allow for a more targeted search for TcGAL inhibitors, which can be considered as the basis for the development of selective drugs against Chagas disease caused by T. cruzi.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Chudin

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: andrew_18@inbox.ru

Chemical Department

Russian Federation, Leninskie gory 1/3, Moscow, 119991

E. V. Kudryashova

Lomonosov Moscow State University

Email: Helenakoudriachova@yandex.ru

Chemical Department

Russian Federation, Leninskie gory 1/3, Moscow, 119991

References

  1. Kudryashova E.V., Leferink N.G.H., Slot I.G.M., Van Berkel W.J.H. // Biochim. Biophys. Acta. 2011. V. 1814. P. 545–552. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2011.03.001
  2. Chudin A.A., Zlotnikov I.D., Krylov S.S., Semenov V.V., Kudryashova E.V. // Biochemistry (Moscow). 2023. V. 88. P. 131–141. https://doi.org/10.31857/S0320972523010074
  3. Chudin A.A., Kudryashova E.V. // Analytica. 2022. V. 3. P. 36–53. https://doi.org/10.3390/analytica3010004
  4. Leferink N.G.H., Fraaije M.W., Joosten H.J., Schaap P.J., Mattevi A., van Berkel W.J.H. // J. Biol. Chem. 2009. V. 284. P. 4392–4397. https://doi.org/10.1074/jbc.M808202200
  5. Чудин А.А., Кудряшова Е.В. // Биотехнология. 2022. Т. 38. С. 80–85. https://doi.org/10.56304/S0234275822040068
  6. Hihi A.K., Kébir H., Hekimi S.. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 41013–41018. https://doi.org/10.1074/jbc.M305034200
  7. Hernández-Camacho J.D., García-Corzo L., Fernández-Ayala D.J.M., López-Lluch G., Navas P. // Antioxidants. 2021. V. 10. P. 1785. https://doi.org/10.3390/antiox10111785
  8. Čermáková P., Kovalinka T., Ferenczyová K., Horváth A. // Parasite. 2019. V. 26. P. 17. https://doi.org/10.1051/parasite/2019017
  9. Leferink N.G.H., Van Den Berg W.A.M., Van Berkel W.J.H. // FEBS J. 2008. V. 275. P. 713–726. https://doi.org/10.1111/j.1742-4658.2007.06233.x
  10. Ameixa J., Arthur-Baidoo E., Pereira-da-Silva J., Ončák M., Ruivo J. C., Varella M. T.do N., Ferreira da Silva F., Denifl S. // Comput. Struct. Biotechnol. J. 2023. V. 21. P. 346–353. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2022.12.011
  11. Laskowski M.J., Dreher K.A., Gehring M.A., Abel S., Gensler A.L., Sussex I.M. // Plant Physiol. 2002. V. 128. P. 578–590. https://doi.org/10.1104/pp.010581
  12. Alghanmi R.M. // J. Chem. 2019. V. 2019. 1743147. https://doi.org/10.1155/2019/1743147
  13. Detremmerie C., Vanhoutte P.M., Leung S. // Acta Pharm. Sin. B. 2017. V. 7. P. 401–408. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2017.06.003
  14. Manal A.A. // Am. J. Life Sci. 2017. V. 5. P. 52–56. https://doi.org/10.11648/j.ajls.20170502.13
  15. Gray J.P., Burgos D.Z., Yuan T., Seeram N., Rebar R., Follmer R., Heart E.A. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2016. V. 310. P. E394–E404. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00250.2015
  16. Shaukat A., Zaidi A,, Anwar H., Kizilbash N. // Front. Nutr. 2023. V. 10. P. 10:1126272. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1126272

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Catalytic cycle of the enzymes AtGALDH and TcGAL.

Download (121KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Structures of 1,4-benzoquinone (a) and its analogs: coenzyme Q0 (b), coenzyme Q1 (c), 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone (d), 2,5-hydroxy-1,4-benzoquinone (d) and thymoquinone (e).

Download (95KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Maximum activity of the natural form of AtGALDH in aqueous (sodium phosphate buffer) (a) and micellar (0.1 M AOT in n-octane, W₀ = 22) (b) media depending on the structure of EA in the presence of the dye DCPIP. Concentrations: substrate (1 mM), DCPIP (120 μM), AtGALDH (6 nM). The concentrations of EA at which the maximum enzyme activity was observed are listed in Table 1.

Download (132KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Maximum activity of the mutant form of AtGALDH in aqueous (sodium phosphate buffer, pH 8.8 for CoQ0 and 2,6-dimethoxy-BC and pH 7.8 for CoQ1 and BC) (a) and micellar (0.1 M AOT in n-octane, pH 8.8 for CoQ0 and 2,6-dimethoxy-BC and pH 7.8 for CoQ1 and BC, W₀ = 22) (b) media depending on the structure of EA in combination with the dye DCPIP. Concentrations: substrate (1 mM), DCPIP (120 μM), AtGALDH (6 nM). Activity without the addition of EA is indicated for comparison.

Download (128KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the maximum activity of TcGAL in micellar medium (0.1 M AOT in n-octane, pH 8.8, W0 = 22) on the structure of the effector (electron acceptor) in combination with the dye DCPIP. The concentrations of the substrate (1 mM), DCPIP (120 μM) and TcGAL (34 nM) were maintained constant. For comparison, the activity of TcGAL in the presence of 120 μM PMS is shown according to previously published data [3]. The concentrations of effectors (electron acceptors) at which the maximum enzyme activity was observed: 2,5-dihydroxy-BC (360 μM), thymoquinone (200 μM), CoQ0 (0.72 μM), 2,6-dimethoxy-BC (24 μM). The concentration of FMS in control measurements is 120 μM.

Download (107KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. (a) – Spectra of the oxidized and reduced forms of 24 μM 2,6-dimethoxy-BC in sodium phosphate buffer, pH 8.8); (b) – spectra of the oxidized and reduced forms of 24 μM 2,6-dimethoxy-BC in a micellar medium (0.1 M AOT in n-octane, W₀ = 22, pH 8.8); (c) – spectra of the reaction mixture (1 mM D-arabinono-1,4-lactone, 24 μM 2,6-dimethoxy-BC) in a micellar medium (0.1 M AOT in n-octane, W₀ = 22) before and after the reaction (addition of 34 nM TcGAL); (g) – dependence of TcGAL activity on the concentration of 2,6-dimethoxy-BC (without dye) and on the concentration of CoQ0 (in combination with 120 μM DCPIP), the baseline is the activity of TcGAL with a combination of 120 μM FMS and 120 μM DCPIP.

Download (316KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. (a) – Scheme of target reaction inhibition; (b) – comparison of the inhibitory effect of allyltetramethoxybenzene and allylbenzene for dye-containing systems (combination of DCPIP dye and PMS or Q0 as EA) and a system without dye (2,6-dimethoxy-BC as EA). Concentrations of substances: 120 μM DCPIP, 1 mM AR (substrate), 34 nM TcGAL, 24 μM 2,6-dimethoxy-BC, 120 μM PMS and 0.72 μM Q0, 200 μM allyltetramethoxybenzene and 200 μM allylbenzene. Medium: 0.1 M AOT in n-octane, W₀ = 22.

Download (136KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».