VAŇÁČEK, Pavel, Eva ŠEBESTOVÁ, Petra BABKOVÁ, Šárka NEVOLOVÁ, Lukáš DANIEL, Pavel DVOŘÁK, Veronika ŠTĚPÁNKOVÁ, Radka CHALOUPKOVÁ, Jan BREZOVSKÝ, Zbyněk PROKOP a Jiří DAMBORSKÝ. Exploration of Enzyme Diversity by Integrating Bioinformatics with Expression Analysis and Biochemical Characterization. ACS Catalysis. WASHINGTON: AMER CHEMICAL SOC, 2018, roč. 8, č. 3, s. 2402-2412, 21 s. ISSN 2155-5435. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.7b03523.
Další formáty:   BibTeX LaTeX RIS
Základní údaje
Originální název Exploration of Enzyme Diversity by Integrating Bioinformatics with Expression Analysis and Biochemical Characterization
Autoři VAŇÁČEK, Pavel (203 Česká republika, domácí), Eva ŠEBESTOVÁ (203 Česká republika, domácí), Petra BABKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Šárka NEVOLOVÁ (203 Česká republika, domácí), Lukáš DANIEL (203 Česká republika, domácí), Pavel DVOŘÁK (203 Česká republika, domácí), Veronika ŠTĚPÁNKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Radka CHALOUPKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Jan BREZOVSKÝ (203 Česká republika, domácí), Zbyněk PROKOP (203 Česká republika, domácí) a Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, garant, domácí).
Vydání ACS Catalysis, WASHINGTON, AMER CHEMICAL SOC, 2018, 2155-5435.
Další údaje
Originální jazyk angličtina
Typ výsledku Článek v odborném periodiku
Obor 10608 Biochemistry and molecular biology
Stát vydavatele Spojené státy
Utajení není předmětem státního či obchodního tajemství
WWW URL
Impakt faktor Impact factor: 12.221
Kód RIV RIV/00216224:14310/18:00101756
Organizační jednotka Přírodovědecká fakulta
Doi http://dx.doi.org/10.1021/acscatal.7b03523
UT WoS 000426804100087
Klíčová slova anglicky diversity; sequence space; bioinformatics; biocatalyst; biochemical characterization; activity; substrate specificity; haloalkane dehalogenases
Změnil Změnil: Mgr. Michal Petr, učo 65024. Změněno: 23. 4. 2024 14:23.
Anotace
Millions of protein sequences are being discovered at an incredible pace, representing an inexhaustible source of biocatalysts. Here, we describe an integrated system for automated in silico screening and systematic characterization of diverse family members. The workflow consists of (i) identification and computational characterization of relevant genes by sequence/structural bioinformatics, (ii) expression analysis and activity screening of selected proteins, and (iii) complete biochemical/biophysical characterization and was validated against the haloalkane dehalogenase family. The sequence-based search identified 658 potential dehalogenases. The subsequent structural bioinformatics prioritized and selected 20 candidates for exploration of protein functional diversity. Out of these 20, the expression analysis and the robotic screening of enzymatic activity provided 8 soluble proteins with dehalogenase activity. The enzymes discovered originated from genetically unrelated Bacteria, Eukaryota, and also Archaea. Overall, the integrated system provided biocatalysts with broad catalytic diversity showing unique substrate specificity profiles, covering a wide range of optimal operational temperature from 20 to 70 degrees C and an unusually broad pH range from 5.7 to 10. We obtained the most catalytically proficient native haloalkane dehalogenase enzyme to date (k(cat)/K-0.5 = 96.8 mM(-1) s(-1) the most thermostable enzyme with melting temperature 71 degrees C, three different cold-adapted enzymes showing dehalogenase activity at near-to-zero temperatures, and a biocatalyst degrading the warfare chemical sulfur mustard. The established strategy can be adapted to other enzyme families for exploration of their biocatalytic diversity in a large sequence space continuously growing due to the use of next-generation sequencing technologies.
Návaznosti
CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001761, interní kód MUNázev: RECETOX RI - OP VVV (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, RECETOX RI - OP VVV, PO 1 Posilování kapacit pro kvalitní výzkum
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
GA16-07965S, projekt VaVNázev: Řízená evoluce dynamických elementů v enzymech s využitím mikrofluidních čipů
Investor: Grantová agentura ČR, Řízená evoluce dynamických elementů v enzymech s využitím mikrofluidních čipů
GA16-24223S, projekt VaVNázev: Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit
Investor: Grantová agentura ČR, Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit
LM2015047, projekt VaVNázev: Česká národní infrastruktura pro biologická data (Akronym: ELIXIR-CZ)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Česká národní infrastruktura pro biologická data
LM2015051, projekt VaVNázev: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Výzkumná infrastruktura RECETOX
LM2015055, projekt VaVNázev: Centrum pro systémovou biologii (Akronym: C4SYS)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, The national infrastructure C4SYS - Centre for Systems Biology
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
VytisknoutZobrazeno: 30. 5. 2024 10:55