MARKOVÁ, Klára, Antonín KUNKA, Klaudia CHMELOVÁ, Martin HAVLÁSEK, Petra BABKOVÁ, Sérgio Manuel MARQUES, Michal VAŠINA, Joan PLANAS IGLESIAS, Radka CHALOUPKOVÁ, David BEDNÁŘ, Zbyněk PROKOP, Jiří DAMBORSKÝ a Martin MAREK. Computational Enzyme Stabilization Can Affect Folding Energy Landscapes and Lead to Catalytically Enhanced Domain-Swapped Dimers. ACS Catalysis. WASHINGTON: AMER CHEMICAL SOC, 2021, roč. 11, č. 21, s. 12864-12885. ISSN 2155-5435. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.1c03343.
Další formáty:   BibTeX LaTeX RIS
Základní údaje
Originální název Computational Enzyme Stabilization Can Affect Folding Energy Landscapes and Lead to Catalytically Enhanced Domain-Swapped Dimers
Autoři MARKOVÁ, Klára (203 Česká republika, domácí), Antonín KUNKA (203 Česká republika, domácí), Klaudia CHMELOVÁ (703 Slovensko, domácí), Martin HAVLÁSEK (203 Česká republika, domácí), Petra BABKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Sérgio Manuel MARQUES (620 Portugalsko, domácí), Michal VAŠINA (203 Česká republika, domácí), Joan PLANAS IGLESIAS (724 Španělsko, domácí), Radka CHALOUPKOVÁ (203 Česká republika, domácí), David BEDNÁŘ (203 Česká republika, domácí), Zbyněk PROKOP (203 Česká republika, domácí), Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, garant, domácí) a Martin MAREK (203 Česká republika, domácí).
Vydání ACS Catalysis, WASHINGTON, AMER CHEMICAL SOC, 2021, 2155-5435.
Další údaje
Originální jazyk angličtina
Typ výsledku Článek v odborném periodiku
Obor 10403 Physical chemistry
Stát vydavatele Spojené státy
Utajení není předmětem státního či obchodního tajemství
WWW URL
Impakt faktor Impact factor: 13.700
Kód RIV RIV/00216224:14310/21:00124052
Organizační jednotka Přírodovědecká fakulta
Doi http://dx.doi.org/10.1021/acscatal.1c03343
UT WoS 000716773800006
Klíčová slova anglicky protein folding; protein design; alpha/beta-hydrolase; haloalkane dehalogenase; domain swapping; energy landscape; oligonicrization; catalytic efficiency; substrate inhibition
Štítky rivok
Příznaky Mezinárodní význam, Recenzováno
Změnil Změnila: Mgr. Michaela Hylsová, Ph.D., učo 211937. Změněno: 15. 2. 2023 23:13.
Anotace
The functionality of an enzyme depends on its unique three-dimensional structure, which is a result of the folding process when the nascent polypeptide follows a funnel-like energy landscape to reach a global energy minimum. Computer-encoded algorithms are increasingly employed to stabilize native proteins for use in research and biotechnology applications. Here, we reveal a unique example where the computational stabilization of a monomeric alpha/beta-hydrolase enzyme (T-m = 73.5 degrees C; Delta T-m > 23 degrees C) affected the protein folding energy landscape. The introduction of eleven single-point stabilizing mutations based on force field calculations and evolutionary analysis yielded soluble domain-swapped intermediates trapped in local energy minima. Crystallographic structures revealed that these stabilizing mutations might (i) activate cryptic hinge-loop regions and (ii) establish secondary interfaces, where they make extensive noncovalent interactions between the intertwined protomers. The existence of domain-swapped dimers in a solution is further confirmed experimentally by data obtained from small-angle X-ray scattering (SAXS) and cross-linking mass spectrometry. Unfolding experiments showed that the domain-swapped dimers can be irreversibly converted into native-like monomers, suggesting that the domain swapping occurs exclusively in vivo. Crucially, the swapped-dimers exhibited advantageous catalytic properties such as an increased catalytic rate and elimination of substrate inhibition. These findings provide additional enzyme engineering avenues for next-generation biocatalysts.
Návaznosti
EF17_043/0009632, projekt VaVNázev: CETOCOEN Excellence
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
LM2018121, projekt VaVNázev: Výzkumná infrastruktura RECETOX (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, RECETOX RI
LM2018127, projekt VaVNázev: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii (Akronym: CIISB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Czech Infrastructure for Integrative Structural Biology
LM2018140, projekt VaVNázev: e-Infrastruktura CZ (Akronym: e-INFRA CZ)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, e-Infrastruktura CZ
MUNI/H/1561/2018, interní kód MUNázev: Decoding the molecular principles of enzyme evolution
Investor: Masarykova univerzita, Decoding the molecular principles of enzyme evolution, Individuální projekty hraničního výzkumu
792772, interní kód MUNázev: Structural and biochemical studies of an ancestral enzyme with dual dehalogenase and luciferase activity (Akronym: Ancestral)
Investor: Evropská unie, Structural and biochemical studies of an ancestral enzyme with dual dehalogenase and luciferase activity, MSCA Marie Skłodowska-Curie Actions (Excellent Science)
814418, interní kód MUNázev: Synthetic biology-guided engineering of Pseudomonas putida for biofluorination (Akronym: SinFonia)
Investor: Evropská unie, Synthetic biology-guided engineering of Pseudomonas putida for biofluorination, Leadership in enabling and industrial technologies (LEIT) (Industrial Leadership)
857560, interní kód MU
(Kód CEP: EF17_043/0009632)
Název: CETOCOEN Excellence (Akronym: CETOCOEN Excellence)
Investor: Evropská unie, CETOCOEN Excellence, Spreading excellence and widening participation
VytisknoutZobrazeno: 27. 4. 2024 12:09