Simulation of a conformational rearrangement of D-xylose in D-xylose isomerase

Blackett Laboratory, Imperial College, London SW7 2BZ, UK.

Abstract

A proposed reaction mechanism for the enzyme D-xylose isomerase includes the ring-opening of the cyclic substrate followed by a conformational rearrangement involving a change in the co-ordination of the substrate to a divalent metal ion. The rearrangement was simulated by placing gradually changing constraints on metal ion-ligand distances, while applying energy minimization. The energy barrier to the rearrangement was estimated to be less than the Arhenius activation energy for the enzyme reaction. This is in accordance with experimental indications that the isomerisation step is rate-determining.

Résumé

Le mécanisme réactionnel de la D-xylose isomérase est une ouverture du cycle du substrat suivie d’un réarrangement conformationnel entraînant une coordination différente du substrat à un ion métal bivalent. La réarrangement est simulé par des contraintes progressives pour la distance ion métallique- liaison, tout en minimisant l’énergie. La barrière énergétique au réarrangement est inférieure à l’énergie critique d’Arrhénius pour l’enzyme, en accord avec l’expérience, qui montre que l’isomérisation est l’étape lente du processus.