MARQUES, Sérgio Manuel, David BEDNÁŘ a Jiří DAMBORSKÝ. Computational Study of Protein-Ligand Unbinding for Enzyme Engineering. FRONTIERS IN CHEMISTRY. LAUSANNE: FRONTIERS MEDIA SA, 2019, roč. 6, JAN 2019, s. 1-15. ISSN 2296-2646. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.3389/fchem.2018.00650.
Další formáty:   BibTeX LaTeX RIS
Základní údaje
Originální název Computational Study of Protein-Ligand Unbinding for Enzyme Engineering
Autoři MARQUES, Sérgio Manuel (620 Portugalsko, domácí), David BEDNÁŘ (203 Česká republika, domácí) a Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, garant, domácí).
Vydání FRONTIERS IN CHEMISTRY, LAUSANNE, FRONTIERS MEDIA SA, 2019, 2296-2646.
Další údaje
Originální jazyk angličtina
Typ výsledku Článek v odborném periodiku
Obor 10401 Organic chemistry
Stát vydavatele Švýcarsko
Utajení není předmětem státního či obchodního tajemství
WWW URL
Impakt faktor Impact factor: 3.693
Kód RIV RIV/00216224:14310/19:00113203
Organizační jednotka Přírodovědecká fakulta
Doi http://dx.doi.org/10.3389/fchem.2018.00650
UT WoS 000455109700001
Klíčová slova anglicky unbinding kinetics; protein engineering; molecular dynamics; metadynamics; adaptive sampling; CaverDock
Štítky rivok
Příznaky Mezinárodní význam, Recenzováno
Změnil Změnila: Mgr. Michaela Hylsová, Ph.D., učo 211937. Změněno: 15. 2. 2023 22:27.
Anotace
The computational prediction of unbinding rate constants is presently an emerging topic in drug design. However, the importance of predicting kinetic rates is not restricted to pharmaceutical applications. Many biotechnologically relevant enzymes have their efficiency limited by the binding of the substrates or the release of products. While aiming at improving the ability of our model enzyme haloalkane dehalogenase DhaA to degrade the persistent anthropogenic pollutant 1,2,3-trichloropropane (TCP), the DhaA31 mutant was discovered. This variant had a 32-fold improvement of the catalytic rate toward TCP, but the catalysis became rate-limited by the release of the 2,3-dichloropropan-1-ol (DCP) product from its buried active site. Here we present a computational study to estimate the unbinding rates of the products from DhaA and DhaA31. The metadynamics and adaptive sampling methods were used to predict the relative order of kinetic rates in the different systems, while the absolute values depended significantly on the conditions used (method, force field, and water model). Free energy calculations provided the energetic landscape of the unbinding process. A detailed analysis of the structural and energetic bottlenecks allowed the identification of the residues playing a key role during the release of DCP from DhaA31 via the main access tunnel. Some of these hot-spots could also be identified by the fast CaverDock tool for predicting the transport of ligands through tunnels. Targeting those hot-spots by mutagenesis should improve the unbinding rates of the DCP product and the overall catalytic efficiency with TCP.
Návaznosti
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
LM2015055, projekt VaVNázev: Centrum pro systémovou biologii (Akronym: C4SYS)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, The national infrastructure C4SYS - Centre for Systems Biology
LM2015085, projekt VaVNázev: CERIT Scientific Cloud (Akronym: CERIT-SC)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CERIT Scientific Cloud
VytisknoutZobrazeno: 26. 4. 2024 14:58