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dc.contributor.author
Capece, Luciana
dc.contributor.author
Lewis Ballester, Ariel
dc.contributor.author
Batabyal, Dipanwita
dc.contributor.author
Di Russo, Natali
dc.contributor.author
Yeh, Syun Ru
dc.contributor.author
Estrin, Dario Ariel
dc.contributor.author
Marti, Marcelo Adrian
dc.date.available
2019-03-12T20:44:12Z
dc.date.issued
2010-08
dc.identifier.citation
Capece, Luciana; Lewis Ballester, Ariel; Batabyal, Dipanwita; Di Russo, Natali; Yeh, Syun Ru; et al.; The first step of the dioxygenation reaction carried out by tryptophan dioxygenase and indoleamine 2,3-dioxygenase as revealed by quantum mechanical/molecular mechanical studies; Springer; Journal of Biological Inorganic Chemistry; 15; 6; 8-2010; 811-823
dc.identifier.issn
0949-8257
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/71467
dc.description.abstract
Tryptophan dioxygenase (TDO) and indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) are two heme-containing enzymes which catalyze the conversion of L-tryptophan to N-formylkynurenine (NFK). In mammals, TDO is mostly expressed in liver and is involved in controlling homeostatic serum tryptophan concentrations, whereas IDO is ubiquitous and is involved in modulating immune responses. Previous studies suggested that the first step of the dioxygenase reaction involves the deprotonation of the indoleamine group of the substrate by an evolutionarily conserved distal histidine residue in TDO and the hemebound dioxygen in IDO. Here, we used classical molecular dynamics and hybrid quantum mechanical/molecular mechanical methods to evaluate the base-catalyzed mechanism. Our data suggest that the deprotonation of the indoleamine group of the substrate by either histidine in TDO or heme-bound dioxygen in IDO is not energetically favorable. Instead, the dioxygenase reaction can be initiated by a direct attack of heme-bound dioxygen on the C 2=C 3 bond of the indole ring, leading to a protein-stabilized 2,3-alkylperoxide transition state and a ferryl epoxide intermediate, which subsequently recombine to generate NFK. The novel sequential two-step oxygen addition mechanism is fully supported by our recent resonance Raman data that allowed identification of the ferryl intermediate (Lewis-Ballester et al. in Proc Natl Acad Sci USA 106:17371-17376, 2009). The results reveal the subtle differences between the TDO and IDO reactions and highlight the importance of protein matrix in modulating stereoelectronic factors for oxygen activation and the stabilization of both transition and intermediate states. © SBIC 2010.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
Springer
dc.rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
3-Dioxygenase
dc.subject
Indoleamine 2
dc.subject
Molecular Dynamics
dc.subject
Quantum Mechanics/Molecular Mechanics
dc.subject
Tryptophan Dioxygenase
dc.subject
Tryptophan Dioxygenation
dc.subject.classification
Otras Ciencias Químicas
dc.subject.classification
Ciencias Químicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
The first step of the dioxygenation reaction carried out by tryptophan dioxygenase and indoleamine 2,3-dioxygenase as revealed by quantum mechanical/molecular mechanical studies
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2019-03-08T20:18:56Z
dc.journal.volume
15
dc.journal.number
6
dc.journal.pagination
811-823
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.journal.ciudad
Nueva York
dc.description.fil
Fil: Capece, Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Lewis Ballester, Ariel. Albert Einstein College of Medicine; Estados Unidos
dc.description.fil
Fil: Batabyal, Dipanwita. Albert Einstein College of Medicine; Estados Unidos
dc.description.fil
Fil: Di Russo, Natali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Yeh, Syun Ru. Albert Einstein College of Medicine; Estados Unidos
dc.description.fil
Fil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
dc.journal.title
Journal of Biological Inorganic Chemistry
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/https://dx.doi.org/10.1007/s00775-010-0646-x
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://link.springer.com/article/10.1007/s00775-010-0646-x
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info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4533844/
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