Impact of the access tunnel engineering on catalysis is strictly ligand-specific

KAUSHIK, Shubhangi; Sérgio Manuel MARQUES; Prashant Kumar KHIRSARIYA; Kamil PARUCH; Lenka LIBICHOVÁ; Jan BREZOVSKÝ; Zbyněk PROKOP; Radka CHALOUPKOVÁ a Jiří DAMBORSKÝ. Impact of the access tunnel engineering on catalysis is strictly ligand-specific. the FEBS Journal. 2018, roč. 285/2018, č. 8, s. 1456-1476. ISSN 1742-464X. Dostupné z: https://doi.org/10.1111/febs.14418.

Základní údaje

Originální název

Impact of the access tunnel engineering on catalysis is strictly ligand-specific

Autoři

KAUSHIK, Shubhangi; Sérgio Manuel MARQUES; Prashant Kumar KHIRSARIYA; Kamil PARUCH; Lenka LIBICHOVÁ; Jan BREZOVSKÝ; Zbyněk PROKOP; Radka CHALOUPKOVÁ a Jiří DAMBORSKÝ

Vydání

the FEBS Journal, 2018, 1742-464X

---

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10401 Organic chemistry

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

URL

Impakt faktor

Impact factor: 4.739

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14310/18:00100915

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

https://doi.org/10.1111/febs.14418

UT WoS

000430691000007

EID Scopus

2-s2.0-85044303792

Klíčová slova anglicky

de novo protein design; enzyme catalysis;enzyme tunnels engineering; haloalkanedehalogenases; protein engineering

Štítky

rivok

Příznaky

Mezinárodní význam

---

Anotace

V originále

The traditional way of rationally engineering enzymes to change their biocatalytic properties utilizes the modifications of their active sites. Another emerging approach is the engineering of structural features involved in the exchange of ligands between buried active sites and the surrounding solvent. However, surprisingly little is known about the effects of mutations that alter the access tunnels on the enzymes’ catalytic properties, and how these tunnels should be redesigned to allow fast passage of cognate substrates and products. Thus, we have systematically studied the effects of single-point mutations in a tunnel-lining residue of a haloalkane dehalogenase on the binding kinetics and catalytic conversion of both linear and branched haloalkanes. The hotspot residue Y176 was identified using computer simulations and randomized through saturation mutagenesis, and the resulting variants were screened for shifts in binding rates. Strikingly, opposite effects of the substituted residues on the catalytic efficiency toward linear and branched substrates were observed, which was found to be due to substrate-specific requirements in the critical steps of the respective catalytic cycles. We conclude that not only the catalytic sites, but also the access pathways must be tailored specifically for each individual ligand, which is a new paradigm in protein engineering and de novo protein design. A rational approach is proposed here to address more effectively the task of designing ligand-specific tunnels using computational tools.

---

Návaznosti

EE2.3.30.0037, projekt VaV	Název: Zaměstnáním nejlepších mladých vědců k rozvoji mezinárodní spolupráce
GA16-24223S, projekt VaV	Název: Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit Investor: Grantová agentura ČR, Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit
GA17-24321S, projekt VaV	Název: Studium hydratace a flexibility enzymů pomocí pokročilých strukturních a biofyzikálních metod Investor: Grantová agentura ČR, Studium hydratace a flexibility enzymů pomocí pokročilých strukturních a biofyzikálních metod
LM2015047, projekt VaV	Název: Česká národní infrastruktura pro biologická data (Akronym: ELIXIR-CZ) Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Česká národní infrastruktura pro biologická data
LM2015051, projekt VaV	Název: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (Akronym: RECETOX RI) Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Výzkumná infrastruktura RECETOX
LM2015055, projekt VaV	Název: Centrum pro systémovou biologii (Akronym: C4SYS) Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, The national infrastructure C4SYS - Centre for Systems Biology
LM2015063, projekt VaV	Název: Národní infrastruktura chemické biologie (Akronym: CZ-­OPENSCREEN) Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CZ-­OPENSCREEN: National Infrastructure for Chemical Biology
LO1214, projekt VaV	Název: 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 MU	Název: 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
4SGA8519, interní kód MU	Název: Rational design and engineering of enzyme gates (Akronym: BIOGATE) Investor: Jihomoravský kraj, Rational design and engineering of enzyme gates, Granty pro zahraniční vědce