Structure and mechanism of action of two bacterial enzymes: MltE from Escherichia coli and AspB from Bacillus sp. YM55-1

Het proefschrift beschrijft de kristalstructuren en reactiemechanismen van twee verschillende bacteriële enzymen, de lytische transglycosylase MltE uit Escherichia coli en de aspartase AspB uit Bacillus sp. YM55-1. MltE verbreekt de beta-1,4-glycosidische binding tussen N-acetylmuraminezuur and N-acetylglucosamine residuën in het bacteriële celwand materiaal peptidoglycan. MltE wordt gedacht een rol te spelen in het bacteriële celwand metabolisme, waardoor het een potentieel doelwit is voor antibacteriële middelen. MltE is één van de weinige endolytische transglycosylasen van E. coli. Kristalstructuren van MltE zonder substraat, met gebonden chitopentaose, en van een ternair complex met de inhibitor bulgecin en een murodipeptide maakten het mogelijk om in detail de interacties van het enzym met peptidoglycan fragmenten te bestuderen. In combinatie met plaatsgerichte mutagenese experimenten verklaren de structuren waarom MltE endolytische activiteit heeft en hoe het de reactie katalyseert. Het tweede enzyme, de aspartase AspB uit Bacillus sp. YM55-1, katalyseert de omzetting van L-aspartaat in fumaraat en ammonia. Aspartases worden gebruikt als biokatalysatoren voor de industriële productie van enantiozuiver L-aspartaat, een belangrijke bouwstof voor de synthese van voedseladditieven en zoetstoffen. Echter, het precieze katalytische mechanism van het enzym is lange tijd onduidelijk gebleven wegens gebrek aan informatie over hoe substraat en product aan het enzym binden. Door kristalstructuren van AspB op te helderen in aan- en afwezigheid van het substraat L-aspartaat hebben we nu de aminozuren kunnen definiëren die verantwoordelijk zijn voor de katalyse. In combinatie met plaatsgerichte mutagenese en enzym kinetiek experimenten kan het werkingsmechanisme van het enzym nu volledig verklaard worden.