J 2019

Light-Emitting Dehalogenases: Reconstruction of Multifunctional Biocatalysts

CHALOUPKOVÁ, Radka, Veronika LIŠKOVÁ, Martin TOUL, Klára MARKOVÁ, Eva ŠEBESTOVÁ et. al.

Základní údaje

Originální název

Light-Emitting Dehalogenases: Reconstruction of Multifunctional Biocatalysts

Autoři

CHALOUPKOVÁ, Radka (203 Česká republika, domácí), Veronika LIŠKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Martin TOUL (203 Česká republika, domácí), Klára MARKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Eva ŠEBESTOVÁ (203 Česká republika, domácí), Lenka HERNYCHOVÁ (203 Česká republika), Martin MAREK (203 Česká republika, domácí), José Gaspar RANGEL PAMPLONA PIZARRO PINTO (620 Portugalsko, domácí), Daniel PLUSKAL (203 Česká republika, domácí), Jitka WATERMAN (203 Česká republika), Zbyněk PROKOP (203 Česká republika, garant, domácí) a Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, domácí)

Vydání

ACS Catalysis, Washington, D.C. AMER CHEMICAL SOC, 2019, 2155-5435

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10403 Physical chemistry

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 12.350

Kód RIV

RIV/00216224:14310/19:00107511

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000471212600009

Klíčová slova anglicky

catalytic promiscuity; ancestral reconstruction; haloalkane dehalogenase; monooxygenase; luciferase; emergence of biological function

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 15. 2. 2023 22:42, Mgr. Michaela Hylsová, Ph.D.

Anotace

V originále

To obtain structural insights into the emergence of biological functions from catalytically promiscuous enzymes, we reconstructed an ancestor of catalytically distinct, but evolutionarily related, haloalkane dehalogenases (EC 3.8.1.5) and Renilla luciferase (EC 1.13.12.5). This ancestor has both hydrolase and monooxygenase activities. Its crystal structure solved to 1.39 angstrom resolution revealed the presence of a catalytic pentad conserved in both dehalogenase and luciferase descendants and a molecular oxygen bound in between two residues typically stabilizing a halogen anion. The differences in the conformational dynamics of the specificity-determining cap domains between the ancestral and descendant enzymes were accessed by molecular dynamics and hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry. Stopped-flow analysis revealed that the alkyl enzyme intermediate formed in the luciferase-catalyzed reaction is trapped by blockage of a hydrolytic reaction step. A single-point mutation (Ala54Pro) adjacent to one of the catalytic residues bestowed hydrolase activity on the modern luciferase by enabling cleavage of this intermediate. Thus, a single substitution next to the catalytic pentad may enable the emergence of promiscuous activity at the enzyme class level, and ancestral reconstruction has a clear potential for obtaining multifunctional catalysts.

Návaznosti

EF16_013/0001761, projekt VaV
Název: RECETOX RI
GA16-24223S, projekt VaV
Název: Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit
Investor: Grantová agentura ČR, Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit
LM2015043, projekt VaV
Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii (Akronym: CIISB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Czech Infrastructure for Integrative Structural Biology
LM2015051, projekt VaV
Název: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Výzkumná infrastruktura RECETOX
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