J 2020

The impact of tunnel mutations on enzymatic catalysis depends on the tunnel-substrate complementarity and the rate-limiting step

KOKKONEN, Piia Pauliina, Michaela SLÁNSKÁ, Veronika DOČKALOVÁ, José Gaspar RANGEL PAMPLONA PIZARRO PINTO, Esther Maria MARQUEZ SANCHEZ - CARNERERO et. al.

Základní údaje

Originální název

The impact of tunnel mutations on enzymatic catalysis depends on the tunnel-substrate complementarity and the rate-limiting step

Autoři

KOKKONEN, Piia Pauliina (246 Finsko, domácí), Michaela SLÁNSKÁ (203 Česká republika, domácí), Veronika DOČKALOVÁ (203 Česká republika, domácí), José Gaspar RANGEL PAMPLONA PIZARRO PINTO (620 Portugalsko, domácí), Esther Maria MARQUEZ SANCHEZ - CARNERERO (724 Španělsko, domácí), Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, domácí), Petr KLÁN (203 Česká republika, domácí), Zbyněk PROKOP (203 Česká republika, domácí) a David BEDNÁŘ (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Computational and Structural Biotechnology Journal, Amsterdam, Elsevier, 2020, 2001-0370

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10608 Biochemistry and molecular biology

Stát vydavatele

Nizozemské království

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 7.271

Kód RIV

RIV/00216224:14310/20:00118046

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000607729500006

Klíčová slova anglicky

Enzyme kinetics; Enzyme mutation; Substrate specificity

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 15. 2. 2023 22:59, Mgr. Michaela Hylsová, Ph.D.

Anotace

V originále

Transport of ligands between bulk solvent and the buried active sites is a critical event in the catalytic cycle of many enzymes. The rational design of transport pathways is far from trivial due to the lack of knowledge about the effect of mutations on ligand transport. The main and an auxiliary tunnel of haloalkane dehalogenase LinB have been previously engineered for improved dehalogenation of 1,2-dibromoethane (DBE). The first chemical step of DBE conversion was enhanced by L177W mutation in the main tunnel, but the rate-limiting product release was slowed down because the mutation blocked the main access tunnel and hindered protein dynamics. Three additional mutations W140A + F143L + 1211L opened-up the auxiliary tunnel and enhanced the product release, making this four-point variant the most efficient catalyst with DBE. Here we study the impact of these mutations on the catalysis of bulky aromatic substrates, 4-(bromomethyl)-6,7-dimethoxycoumarin (COU) and 8-chloromethyl-4,4'-difluoro-3,5-dimethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene (BDP). The rate-limiting step of DBE conversion is the product release, whereas the catalysis of COU and BDP is limited by the chemical step. The catalysis of COU is mainly impaired by the mutation L177W, whereas the conversion of BDP is affected primarily by the mutations W140A + F143L +1211L. The combined computational and kinetic analyses explain the differences in activities between the enzyme-substrate pairs. The effect of tunnel mutations on catalysis depends on the rate-limiting step, the complementarity of the tunnels with the substrates and is clearly specific for each enzyme-substrate pair.

Návaznosti

EF16_013/0001761, projekt VaV
Název: RECETOX RI
EF17_050/0008496, projekt VaV
Název: MSCAfellow@MUNI
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
LM2015085, projekt VaV
Název: CERIT Scientific Cloud (Akronym: CERIT-SC)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CERIT Scientific Cloud
LM2018140, projekt VaV
Název: e-Infrastruktura CZ (Akronym: e-INFRA CZ)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, e-Infrastruktura CZ
90042, velká výzkumná infrastruktura
Název: CESNET II