Effects of Single and Double Mutants in Human Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Variants Present in the Mexican Population: Biochemical and Structural Analysis.

Víctor Martínez-Rosas, Merit Valeria Juárez-Cruz, Edson Jiovany Ramírez-Nava, Beatriz Hernández-Ochoa, Laura Morales-Luna, Abigail González-Valdez, Hugo Serrano-Posada, Noemí Cárdenas-Rodríguez, Paulina Ortiz-Ramírez, Sara Centeno-Leija, Roberto Arreguin-Espinosa, Miguel Cuevas-Cruz, Daniel Ortega-Cuellar, Verónica Pérez de la Cruz, Luz María Rocha-Ramírez, Edgar Sierra-Palacios, Rosa Angélica Castillo-Rodríguez, Isabel Baeza-Ramírez, Jaime Marcial-Quino, Saúl Gómez-Manzo

Journal: International journal of molecular sciences 2021;21(8):2732

PMID: 32326520

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Abstract

Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency is the most frequent human enzymopathy, affecting over 400 million people globally. Worldwide, 217 mutations have been reported at the genetic level, and only 19 have been found in Mexico. The objective of this work was to contribute to the knowledge of the function and structure of three single natural variants (G6PD A+, G6PD San Luis Potosi, and G6PD Guadalajara) and a double mutant (G6PD Mount Sinai), each localized in a different region of the three-dimensional (3D) structure. In the functional characterization of the mutants, we observed a decrease in specific activity, protein expression and purification, catalytic efficiency, and substrate affinity in comparison with wild-type (WT) G6PD. Moreover, the analysis of the effect of all mutations on the structural stability showed that its presence increases denaturation and lability with temperature and it is more sensible to trypsin digestion protease and guanidine hydrochloride compared with WT G6PD. This could be explained by accelerated degradation of the variant enzymes due to reduced stability of the protein, as is shown in patients with G6PD deficiency.

Address: Laboratorio de Bioquímica Genética, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México 04530, Mexico.; Programa de Posgrado en Biomedicina y Biotecnología Molecular, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.; Departamento de Ingeniería Bioquímica, Posgrado en Ciencias de los Alimentos, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.; Laboratorio de Bioquímica Genética, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México 04530, Mexico.; Posgrado en Ciencias Biológicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México 04510, Mexico.; Programa de Posgrado en Biomedicina y Biotecnología Molecular, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.; Laboratorio de Inmunoquímica. Hospital Infantil de México Federico Gómez, Secretaría de Salud, Ciudad de México 06720, Mexico.; Departamento de Biología Molecular y Biotecnología, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México 04510, Mexico.; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), Laboratorio de Agrobiotecnología, Tecnoparque CLQ, Universidad de Colima, Carretera los Limones-Loma de Juárez, Colima 28629, Mexico.; Laboratorio de Neurociencias, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México 04530, Mexico.; Laboratorio de Bioquímica Genética, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México 04530, Mexico.; Departamento de Química de Biomacromoléculas, Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México 04510, Mexico.; Laboratorio de Nutrición Experimental, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México 04530, Mexico.; Departamento de Neuroquímica, Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía Manuel Velasco Suárez, S.S.A., Ciudad de México 14269, Mexico.; Departamento de Infectología, Hospital Infantil de México Federico Gómez, Delegación Cuauhtémoc, Ciudad de México 06720, Mexico.; Colegio de Ciencias y Humanidades, Plantel Casa Libertad, Universidad Autónoma de la Ciudad de México, Ciudad de México 09620, Mexico.; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México 04530, Mexico.; Laboratorio de Biomembranas. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.

DOI: 10.3390/ijms21082732

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Full Text Sources:

Medical:

https://medlineplus.gov/g6pddeficiency.html

Miscellaneous:

https://assays.cancer.gov/CPTAC-204

MeSH Terms: Anilino Naphthalenesulfonates, Catalysis, Circular Dichroism, Glucosephosphate Dehydrogenase, Glucosephosphate Dehydrogenase Deficiency, Guanidine, Humans, Kinetics, Mexico, Models, Molecular, Mutagenesis, Site-Directed, Mutation, Protein Stability, Recombinant Proteins, Software, Temperature, Trypsin