Nucleotide binding to human UMP-CMP kinase using fluorescent derivatives -- a screening based on affinity for the UMP-CMP binding site.
Methylanthraniloyl derivatives of ATP and CDP were used in vitro as fluorescent probes for the donor-binding and acceptor-binding sites of human UMP-CMP kinase, a nucleoside salvage pathway kinase. Like all NMP kinases, UMP-CMP kinase binds the phosphodonor, usually ATP, and the NMP at different binding sites. The reaction results from an in-line phosphotransfer from the donor to the acceptor. The probe for the donor site was displaced by the bisubstrate analogs of the Ap5X series (where X = U, dT, A, G), indicating the broad specificity of the acceptor site. Both CMP and dCMP were competitors for the acceptor site probe. To find antimetabolites for antivirus and anticancer therapies, we have developed a method of screening acyclic phosphonate analogs that is based on the affinity of the acceptor-binding site of the human UMP-CMP kinase. Several uracil vinylphosphonate derivatives had affinities for human UMP-CMP kinase similar to those of dUMP and dCMP and better than that of cidofovir, an acyclic nucleoside phosphonate with a broad spectrum of antiviral activities. The uracil derivatives were inhibitors rather than substrates of human UMP-CMP kinase. Also, the 5-halogen-substituted analogs inhibited the human TMP kinase less efficiently. The broad specificity of the enzyme acceptor-binding site is in agreement with a large substrate-binding pocket, as shown by the 2.1 A crystal structure.
Topalis
Dimitri
D
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Kumamoto
Hiroki
H
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Amaya Velasco
Maria-Fernanda
MF
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Dugué
Laurence
L
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Haouz
Ahmed
A
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Alexandre
Julie Anne C
JAC
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Gallois-Montbrun
Sarah
S
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Alzari
Pedro Maria
PM
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Pochet
Sylvie
S
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Agrofoglio
Luigi André
LA
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
Deville-Bonne
Dominique
D
 Laboratoire d'Enzymologie Moléculaire et Fonctionnelle, FRE 2852 CNRS-Paris 6, Institut Jacques Monod, Paris, France Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, FR 2708, Université d'Orléans, UFR Sciences, Orléans, France Unité de Biochimie Structurale, URA CNRS 2185, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Chimie Organique, URA CNRS 2128, Institut Pasteur, Paris, France Plate-Forme 6- Cristallogénèse et Diffraction des Rayons X, Institut Pasteur, Paris, France Unité de Régulation Enzymatique des Activités Cellulaires, CNRS URA 2185, Institut Pasteur, Paris, France.
D000818:Animals; D001665:Binding Sites; D001688:Biological Products / Q000737:chemistry / Q000378:metabolism; D003565:Cytidine Diphosphate / Q000737:chemistry / Q000378:metabolism; D003568:Cytidine Monophosphate / Q000737:chemistry* / Q000378:metabolism*; D005456:Fluorescent Dyes; D006801:Humans; D007700:Kinetics; D008958:Models, Molecular; D009703:Nucleoside-Phosphate Kinase / Q000037:antagonists & inhibitors / Q000737:chemistry* / Q000235:genetics / Q000378:metabolism*; D017434:Protein Structure, Tertiary; D013050:Spectrometry, Fluorescence; D013379:Substrate Specificity; D014542:Uridine Monophosphate / Q000737:chemistry* / Q000378:metabolism*; D062367:ortho-Aminobenzoates / Q000737:chemistry
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