J 2023

Deciphering Enzyme Mechanisms with Engineered Ancestors and Substrate Analogues

GAO, Tadeja; Jiří DAMBORSKÝ; Yves L. JANIN a Martin MAREK

Základní údaje

Originální název

Deciphering Enzyme Mechanisms with Engineered Ancestors and Substrate Analogues

Autoři

GAO, Tadeja; Jiří DAMBORSKÝ; Yves L. JANIN a Martin MAREK

Vydání

ChemCatChem, WEINHEIM, WILEY-V C H VERLAG GMBH, 2023, 1867-3880

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10403 Physical chemistry

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.800

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14310/23:00132027

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

UT WoS

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

ancestral sequence reconstruction; azacoelenterazine; biocatalysis; bioluminescence; coelenterazine; luciferase; enzymes; FireProt ASR; reaction mechanism; substrate analogues

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 15. 11. 2023 21:40, Mgr. Michaela Hylsová, Ph.D.

Anotace

V originále

Environmentally friendly industrial and biotech processes greatly benefit from enzyme-based technologies. Their use is often possible only when the enzyme-catalytic mechanism is thoroughly known. Thus, atomic-level knowledge of a Michaelis enzyme-substrate complex, revealing molecular details of substrate recognition and catalytic chemistry, is crucial for understanding and then rationally extending or improving enzyme-catalyzed reactions. However, many known enzymes sample huge protein conformational space, often preventing complete structural characterization by X-ray crystallography. Moreover, using a cognate substrate is problematic since its conversion into a reaction product in the presence of the enzyme will prevent the capture of the enzyme-substrate conformation in an activated state. Here, we outlined how to deal with such obstacles, focusing on the recent discovery of a Renilla-type bioluminescence reaction mechanism facilitated by a combination of engineered ancestral enzyme and the availability of a non-oxidizable luciferin analogue. The automated ancestral sequence reconstructions using FireProtASR provided a thermostable enzyme suited for structural studies, and a stable luciferin analogue azacoelenterazine provided a structurally cognate chemical incapable of catalyzed oxidation. We suggest that an analogous strategy can be applied to various enzymes with unknown catalytic mechanisms and poor crystallizability.

Návaznosti

EF17_043/0009632, projekt VaV
Název: CETOCOEN Excellence
GA22-09853S, projekt VaV
Název: Analýza vzniku nových proteinových funkcí v rámci rodiny halogenalkan dehalogenas
Investor: Grantová agentura ČR, Analýza vzniku nových proteinových funkcí v rámci rodiny halogenalkan dehalogenas
LM2018121, projekt VaV
Název: Výzkumná infrastruktura RECETOX (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, RECETOX RI
LM2018140, projekt VaV
Název: e-Infrastruktura CZ (Akronym: e-INFRA CZ)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, e-Infrastruktura CZ
LM2023069, projekt VaV
Název: Výzkumná infrastruktura RECETOX
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Výzkumná infrastruktura RECETOX
LX22NPO5107, projekt VaV
Název: Národní ústav pro neurologický výzkum
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Národní ústav pro neurologický výzkum, 5.1 EXCELES
101087124, interní kód MU
Název: Alzheimer's Disease Diagnostics Innovation and Translation to Clinical Practice in Central Europe
Investor: Evropská unie, Alzheimer's Disease Diagnostics Innovation and Translation to Clinical Practice in Central Europe, Rozšiřování účasti a posílení ERA
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

Přiložené soubory

2329942.pdf Licence Creative Commons Verze souboru