Enzymy szlaku odzyskiwania puryn – struktura, inhibitory, mechanizm działania oraz oddziaływania białko-białko

Słowa kluczowe

fosforylaza nukleozydów purynowych
syntaza adenylobursztynianowa
mechanizm katalizy
struktura przestrzenna
inhibitory
oddziaływania białko-białko
krystalografia
analityczne ultrawirowanie
spektroskopia
nowe terapie
szlak odzyskiwania puryn

Opis realizowanych projektów

A. Molekularny mechanizm współpracy podjednostek w heksamerycznej fosforylazie nukleozydów purynowych (PNP)

Stopniowa utrata aktywności katalitycznej w stosunku do naturalnych substratów heksamerycznej PNP z E. coli nie koreluje z utratą zdolności do wiązania ligandów, substratów i inhibitorów. Wartości stałych dysocjacji charakteryzujących wiązanie ligandów zależą od aktywności specyficznej enzymu użytego w eksperymencie.

Co więcej, obserwuje się stan stabilny, w którym enzym nie jest już zdolny do katalizowania reakcji z naturalnymi substratami, ale nadal może katalizować tę samą reakcję, jeśli zostanie użyty substrat przypominający stan przejściowy. Konformacje miejsc aktywnych poszczególnych podjednostek widoczne w strukturze krystalograficznej PNP odzwierciedlają obecność stanów pośrednich obserwowanych w profilach spadku aktywności enzymu. Naszym celem jest wyjaśnienie molekularnego mechanizmu współpracy podjednostek enzymu, ich roli w katalizie oraz scharakteryzowanie stanów pośrednich.

B. Syntaza adenylobursztynianowa (AdSS) i fosforylaza nukleozydów purynowych (PNP) jako nowe cele molekularne w eradykacji H. pylori

Celem obecnie realizowanego projektu jest poszukiwanie silnych selektywnych inhibitorów fosforylazy nukleozydów purynowych i syntazy adenylobursztynianowej z H. pylori, ponieważ w naszych poprzednich badaniach pokazaliśmy, że inhibitory tych dwóch enzymów, które efektywnie docierają do wnętrza komórki H. pylori, mają właściwości bakteriostatyczne, a niektóre także bakteriobójcze wobec szczepów referencyjnych oraz szczepów opornych na klarytromycynę, metronidazol i oba te antybiotyki.

C. Oddziaływania białko-białko w szlaku metabolicznym odzyskiwania puryn w H. pylori

Obecnie we współpracy z grupą dr Ivany Leščić Ašler z Ruđer Bošković Institute rozpoczynamy projekt mający na celu scharakteryzowanie oddziaływań białko-białko enzymów szlaku odzyskiwania puryn w Helicobacter pylori. Ocenia się, że około 80% białek funkcjonuje w trwałych lub przejściowych kompleksach, zatem zbadanie oddziaływań białko-białko jest niezwykle istotne dla zrozumienia fizjologii tego patogenu. Tymczasem oddziaływania białko-białko enzymów szlaku odzyskiwania puryn w H. pylori są bardzo słabo poznane.

Wybrane publikacje naszej grupy

• Multistep loss of catalytic and ligand binding abilities of hexameric purine nucleoside phosphorylase. M. Narczyk, A. Bzowska (2026), Sci. Rep. 16(1):11553. doi: 10.1038/s41598-026-41204-z
• The pursuit of new alternative ways to eradicate Helicobacter pylori continues: detailed characterization of interactions in the adenylosuccinate synthetase active site. A. Bubić, M. Narczyk, A. Petek, M.I. Wojtyś, W. Maksymiuk, B. Wielgus-Kutrowska, M. Winiewska-Szajewska, T. Pavkov-Keller, B. Bertoša, Z. Štefanić, M. Luić, A. Bzowska, I. Leščić Ašler (2023), Int. J. Biol. Macromol. 226:37–50. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.12.001
• Interactions of 2,6-substituted purines with purine nucleoside phosphorylase from Helicobacter pylori in solution and in the crystal, and the effects of these compounds on cell cultures of this bacterium. M. Narczyk, M. Wojtyś, I. Leščić Ašler, B. Zinić, M. Luić, E.K. Jagusztyn-Krynicka, Z. Štefanić, A. Bzowska (2022), J. Enz. Inhib. Med. Chem. 37:1083–1097. doi: 10.1080/14756366.2022.2061965
• A comprehensive method for determining cellular uptake of purine nucleoside phosphorylase and adenylosuccinate synthetase inhibitors by H. pylori. M. Wojtyś, R. Jaźwiec, S. Kazazić, I. Leščić Ašler, P. Knežević, V. Aleksić Sabo, M. Luić, E.K. Jagusztyn-Krynicka, A. Bzowska (2021), Appl. Microbiol. Biotechnol. 105:7949–7967. doi: 10.1007/s00253-021-11510-9
• Single tryptophan Y160W mutant of homooligomeric E. coli purine nucleoside phosphorylase implies that dimers forming the hexamer are functionally not equivalent. M. Narczyk, Ł. Mioduszewski, A. Oksiejuk, M. Winiewska-Szajewska, B. Wielgus-Kutrowska, A. Gojdź, J. Cieśla, A. Bzowska (2021), Sci. Rep. 11(1):11144. doi: 10.1038/s41598-021-90472-4
• Crystallographic snapshots of ligand binding to hexameric purine nucleoside phosphorylase and kinetic studies give insight into the mechanism of catalysis. Z. Štefanić, M. Narczyk, G. Mikleušević, A. Bzowska, M. Luić (2018), Sci. Rep. 8:15427. doi: 10.1038/s41598-018-33723-1
• Validation of the catalytic mechanism of E. coli purine nucleoside phosphorylase by structural and kinetic studies. G. Mikleušević, Z. Štefanić, M. Narczyk, B. Wielgus-Kutrowska, A. Bzowska, M. Luić (2011), Biochimie 93:1610–1622. doi: 10.1016/j.biochi.2011.05.030

Finansowanie

• Grant Opus Narodowego Centrum Nauki: „Hamowanie enzymów szlaku ratunkowego puryn pasożyta jako nowe podejście do zwalczania infekcji H. pylori, w tym wywołanych przez szczepy oporne na dostępne antybiotyki” (2024–2028; kierownik projektu: prof. Maria Agnieszka Bzowska).
• Grant Croatian Science Foundation: „Oddziaływania białko-białko enzymów szlaku odzyskiwania puryn w Helicobacter pylori” (2025–2028; kierownik projektu: dr Ivana Leščić Ašler, Ruđer Bošković Institute; koordynator badań prowadzonych w Polsce: prof. Maria Agnieszka Bzowska).