BREZOVSKÝ, Jan, Petra BABKOVÁ, Oksana DEGTJARIK, Andrea FOŘTOVÁ, Artur Wiktor GÓRA, L. IERMAK, Petra ŘEZÁČOVÁ, Pavel DVOŘÁK, Ivana KUTÁ-SMATANOVÁ, Zbyněk PROKOP, Radka CHALOUPKOVÁ a Jiří DAMBORSKÝ. Engineering a de Novo Transport Tunnel. ACS Catalysis. WASHINGTON: AMER CHEMICAL SOC, 2016, roč. 6, č. 11, s. 7597-7610. ISSN 2155-5435. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.6b02081.
Další formáty:   BibTeX LaTeX RIS
Základní údaje
Originální název Engineering a de Novo Transport Tunnel
Autoři BREZOVSKÝ, Jan (203 Česká republika, domácí), Petra BABKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Oksana DEGTJARIK (112 Bělorusko), Andrea FOŘTOVÁ (203 Česká republika, domácí), Artur Wiktor GÓRA (616 Polsko, domácí), L. IERMAK (804 Ukrajina), Petra ŘEZÁČOVÁ (203 Česká republika), Pavel DVOŘÁK (203 Česká republika, domácí), Ivana KUTÁ-SMATANOVÁ (203 Česká republika), Zbyněk PROKOP (203 Česká republika, domácí), Radka CHALOUPKOVÁ (203 Česká republika, domácí) a Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, garant, domácí).
Vydání ACS Catalysis, WASHINGTON, AMER CHEMICAL SOC, 2016, 2155-5435.
Další údaje
Originální jazyk angličtina
Typ výsledku Článek v odborném periodiku
Obor 10600 1.6 Biological sciences
Stát vydavatele Spojené státy
Utajení není předmětem státního či obchodního tajemství
WWW URL
Impakt faktor Impact factor: 10.614
Kód RIV RIV/00216224:14310/16:00088545
Organizační jednotka Přírodovědecká fakulta
Doi http://dx.doi.org/10.1021/acscatal.6b02081
UT WoS 000387306100036
Klíčová slova anglicky transport tunnel; protein engineering; protein design; activity; specificity; substrate inhibition; stability; substrate binding; product release; water dynamics
Štítky AKR, rivok
Změnil Změnila: Ing. Andrea Mikešková, učo 137293. Změněno: 5. 4. 2017 13:35.
Anotace
Transport of ligands between buried active sites and bulk solvent is a key step in the catalytic cycle of many enzymes. The absence of evolutionary optimized transport tunnels is an important barrier limiting the efficiency of biocatalysts prepared by computational design. Creating a structurally defined and functional “hole” into the protein represents an engineering challenge. Here we describe the computational design and directed evolution of a de novo transport tunnel in haloalkane dehalogenase. Mutants with a blocked native tunnel and newly opened auxiliary tunnel in a distinct part of the structure showed dramatically modified properties. The mutants with blocked tunnels acquired specificity never observed with native family members: up to 32 times increased substrate inhibition and 17 times reduced catalytic rates. Opening of the auxiliary tunnel resulted in specificity and substrate inhibition similar to those of the native enzyme and the most proficient haloalkane dehalogenase reported to date (kcat = 57 s–1 with 1,2-dibromoethane at 37 °C and pH 8.6). Crystallographic analysis and molecular dynamics simulations confirmed the successful introduction of a structurally defined and functional transport tunnel. Our study demonstrates that, whereas we can open the transport tunnels with reasonable proficiency, we cannot accurately predict the effects of such change on the catalytic properties. We propose that one way to increase efficiency of an enzyme is the direct its substrates and products into spatially distinct tunnels. The results clearly show the benefits of enzymes with de novo transport tunnels, and we anticipate that this engineering strategy will facilitate the creation of a wide range of useful biocatalysts.
Návaznosti
GAP207/12/0775, projekt VaVNázev: Strukturně-funkční vztahy haloalkan dehalogenas
Investor: Grantová agentura ČR, Structure-functional Relationships of Haloalkane Dehalogenases
GAP503/12/0572, projekt VaVNázev: Konstrukce syntetické metabolické dráhy pro degradaci důležitého environmentálního polutantu proteinovým a metabolickým inženýrstvím
Investor: Grantová agentura ČR, Konstrukce syntetické metabolické dráhy pro degradaci důležitého environmentlního polutantu proteinovým a metabolickým inženýrstvím
GA16-06096S, projekt VaVNázev: Objasnění významu dynamických tunelů pro enzymatickou katalýzu: simulace a fluorescenční experimenty
Investor: Grantová agentura ČR, Objasnění významu dynamických tunelů pro enzymatickou katalýzu: simulace a fluorescenční experimenty
LH14027, projekt VaVNázev: Nové koncepty a nástroje pro racionální design enzymů
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Nové koncepty a nástroje pro racionální design enzymů
LM2011028, projekt VaVNázev: RECETOX ? Národní infrastruktura pro výzkum toxických látek v prostředí
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, RECETOX Národní infrastruktura pro výzkum toxických látek v prostředí
LO1214, projekt VaVNázev: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (Akronym: RECETOX)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
MUNI/M/1888/2014, interní kód MUNázev: Pokročilé hybridní metody studia transportních procesů v proteinech a jejich využití v designu biokatalyzátorů
Investor: Masarykova univerzita, Pokročilé hybridní metody studia transportních procesů v proteinech a jejich využití v designu biokatalyzátorů, INTERDISCIPLINARY - Mezioborové výzkumné projekty
VytisknoutZobrazeno: 25. 4. 2024 04:15