Active Glutaminase C Self-assembles into a Supratetrameric Oligomer That Can Be Disrupted by an Allosteric Inhibitor

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Scota Ferreira, Amanda Petrina ^[1] ; Cassago, Alexandre ^[2] ; Goncalves, Kaliandra de Almeida ^[1] ; Dias, Marilia Meira ^[1] ; Adamoski, Douglas ^[1] ; Rodrigues Ascencao, Carolline Fernanda ^[1] ; Honorato, Rodrigo Vargas ^[1] ; de Oliveira, Juliana Ferreira ^[1] ; Ferreira, Igor Monteze ^[1] ; Fornezari, Camila ^[1] ; Bettini, Jefferson ^[2] ; Lopes Oliveira, Paulo Sergio ^[1] ; Paes Leme, Adriana Franco ^[1] ; Portugal, Rodrigo Villares ^[2] ; Berteli Ambrosio, Andre Luis ^[1] ; Gomes Dias, Sandra Martha ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] CNPEM, Lab Nacionais Biociencias, BR-13083100 Campinas, SP - Brazil

^[2] CNPEM, BR-13083100 Campinas, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Biological Chemistry; v. 288, n. 39, p. 28009-28020, SEP 27 2013.
• Citações Web of Science: 30

Resumo

The phosphate-dependent transition between enzymatically inert dimers into catalytically capable tetramers has long been the accepted mechanism for the glutaminase activation. Here, we demonstrate that activated glutaminase C(GAC) self-assembles into a helical, fiber-like double-stranded oligomer and propose a molecular model consisting of seven tetramer copies per turn per strand interacting via the N-terminal domains. The loop (LRFNKL326)-L-321 is projected as the major regulating element for self-assembly and enzyme activation. Furthermore, the previously identified in vivo lysine acetylation (Lys(311) in humans, Lys(316) in mouse) is here proposed as an important down-regulator of superoligomer assembly and protein activation. Bis-2-(5-phenylacetamido-1,3,4-thiadiazol-2-yl) ethyl sulfide, a known glutaminase inhibitor, completely disrupted the higher order oligomer, explaining its allosteric mechanism of inhibition via tetramer stabilization. A direct correlation between the tendency to self-assemble and the activity levels of the three mammalian glutaminase isozymes was established, with GAC being the most active enzyme while forming the longest structures. Lastly, the ectopic expression of a fiber-prone superactive GAC mutant in MDA-MB 231 cancer cells provided considerable proliferative advantages to transformed cells. These findings yield unique implications for the development of GAC-oriented therapeutics targeting tumor metabolism. (AU)

• Processo FAPESP: 09/10875-9 - Estudos celulares e bioquímicos da enzima glutaminase e sua relação com o câncer
• Beneficiário: Sandra Martha Gomes Dias
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 10/05987-0 - Estudos estruturais da glutaminase "kidney type" e busca de parceiros de interação
• Beneficiário: Alexandre Cassago
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 10/05003-0 - Estudos estruturais e funcionais de proteínas-chave no processo de adaptação metabólica tumoral
• Beneficiário: Andre Luis Berteli Ambrosio
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 11/06654-7 - Desenvolvimento de ensaio de detecção de lactato como marcador de transformação tumoral e busca de extratos de plantas com ação anti-cancerosa através de técnicas de high throughput e High Content Screening
• Beneficiário: Kaliandra de Almeida Gonçalves
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 12/14298-9 - Adaptação metabólica em câncer: estudos estruturais e funcionais de proteínas-chave nesse processo
• Beneficiário: Andre Luis Berteli Ambrosio
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 09/54067-3 - EMU: aquisição de um espectrômetro de massas acoplado a cromatografia líquida para permitir ampliar a capacidade de atendimento de usuários e disponibilizar novas tecnologias no Laboratório de Espectrometria de Massas do Centro de Biologia Molecular Estrutural (ABTLUS)
• Beneficiário: Adriana Franco Paes Leme
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários