Die Spaltung des Donorsubstrates D-Xylulose-5-phosphates durch Wildtyp-Transketolase und die Transketolasevariante H263A (TK-H263A) wurde mit Hilfe von Enzymkinetik und CD-Spektroskopie untersucht. Beide Enzyme spalten das Donorsubstrat auch in Abwesenheit eines Akzeptorsubstrates. Dabei ist die Spaltung des "aktiven Glycolaldehyds" (α-Carbanion/Enamin Intermediat) bei der Variante H263A beschleunigt. Chemisch synthetisiertes Intermediat D, L-(α,β-Dihydroxyethyl) Thiamindiphosphat (Racemat) bindet an Wildtyp-Transketolase mit einem vergleichbaren KD wie der native Kofaktor. Beide Enantiomere werden vom Enzym, allerdings mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, gespalten. Im Gegensatz zum enzymatisch generierten α-Carbanion von a,b-Dihydroxyethyl-Thiamindiphosphat, welches nach Decarboxylierung von Hydroxypyruvat erhalten wird, ist das chemisch dargestellte (α,β-Dihydroxyethyl)-Thiamindiphosphat nicht in der Lage, als Donorsubstrat für das Akzeptorsubstrat Erythrose-4-phosphat zu dienen. Die Strukturen von verschiedenen Transketolase-Ligand-Komplexen wurde mit Hilfe von Röntgenkleinwinkelstreuung aus Synchrotronstrahlung untersucht. Kinetische und spektroskopische Daten zeigten, dass die Bindung des Donorsubstrates Hydroxypyruvat an Transketolase zu einer Akkumulation des a-Carbanions/ Enamins, dem zentralen Intermediat der enzymatischen Thiaminkatalyse, führt. Die dreidimensionale Struktur dieses Intermediates wurde mit Hilfe von Kryokristallographie mit einer Auflösung von 1.9 Å erhalten. Die erhaltene Elektronendichte am C2-Atom des Kofaktors weist auf eine planare Struktur hin, die das Enamin des Intermediates beweist. Das Reaktionsintermediat wird durch direkte Wasserstoffbrückenbindungen zu den Histidinen 103 und 481 und über eine indirekte Wasserstoffbrücke, über ein Wassermolekül, zum Histidin 69 fixiert. Die 4'-NH2-Gruppe des Aminopyrimidinringes des ThDP befindet sich in einem Abstand von 3 Å zur α-Hydroxylgruppe des Glycolrestes, aber der Winkel ist für eine starke Wasserstoffbrücke ungeeignet. Es konnten keine strukturellen Änderungen des Transketolasemoleküls im intermediären Zustand gegenüber der Holoform des Enzyms detektiert werden, was Konformationsänderungen der aktiven Zentren während der Katalyse unwahrscheinlich macht. Das Intermediat ist mit hoher Okkupanz in beiden aktiven Zentren nachweisbar.
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