J 2009

Pathways and Mechanisms for Product Release in the Engineered Haloalkane Dehalogenases Explored using Classical and Random Acceleration Molecular Dynamics Simulations.

KLVAŇA, Martin, Martina PAVLOVÁ, Táňa KOUDELÁKOVÁ, Radka CHALOUPKOVÁ, Pavel DVOŘÁK et. al.

Základní údaje

Originální název

Pathways and Mechanisms for Product Release in the Engineered Haloalkane Dehalogenases Explored using Classical and Random Acceleration Molecular Dynamics Simulations.

Název česky

Cesta a mechanismus vzniku produktu v inženýrství haloalkán dehalogenáz použitím klasické a zrychlené molekulárně-dynamické simulace.

Autoři

KLVAŇA, Martin (203 Česká republika), Martina PAVLOVÁ (203 Česká republika), Táňa KOUDELÁKOVÁ (203 Česká republika), Radka CHALOUPKOVÁ (203 Česká republika), Pavel DVOŘÁK (203 Česká republika), Zbyněk PROKOP (203 Česká republika), A. STSIAPANAVA (804 Ukrajina), Michal KUTÝ (203 Česká republika), Ivana KUTÁ-SMATANOVÁ (203 Česká republika), J. DOHNÁLEK (203 Česká republika), Petr KULHÁNEK (203 Česká republika), R. WADE (276 Německo) a Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, garant)

Vydání

JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 2009, 0022-2836

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10600 1.6 Biological sciences

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Impakt faktor

Impact factor: 3.871

Kód RIV

RIV/00216224:14310/09:00028564

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000270624100020

Klíčová slova anglicky

DhaA haloalkane dehalogenase; mutations; ubstrate 1.2.3-trichloropropane

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 11. 8. 2009 13:26, prof. Mgr. Jiří Damborský, Dr.

Anotace

V originále

Eight mutants of the DhaA haloalkane dehalogenase carrying mutations at the residues lining two tunnels, previously observed by protein crystallography, were constructed and biochemically characterized. The mutants showed distinct catalytic efficiencies with the halogenated substrate 1,2,3-trichloropropane. Release pathways for the two dehalogenation products, 2,3-dichloropropane-1-ol and the chloride ion, as well as water molecules, were studied using classical and random acceleration molecular dynamics simulations. Five different pathways, denoted p1, p2a, p2b, p2c and p3, were identified. The individual pathways showed differing selectivity for the products: the chloride ion releases solely through p1 whereas the alcohol releases through all five pathways. Water molecules play a crucial role for release of both products by breakage of their hydrogen bonding interactions with the active site residues and shielding the charged chloride ion during its passage through a hydrophobic tunnel. Exchange of the chloride ions, the alcohol product and the waters between the buried active site and the bulk solvent can be realized by three different mechanisms: (i) passage through a permanent tunnel, (ii) passage through a transient tunnel and (iii) migration through a protein matrix. We demonstrate that the accessibility of the pathways and the mechanisms of ligand exchange were modified by mutations. Insertion of bulky aromatic residues in the tunnel corresponding to pathway p1 leads to reduced accessibility to the ligands and a change in mechanism of opening from permanent to transient. We propose that engineering the accessibility of tunnels and the mechanisms of ligand exchange is a powerful strategy for modification of the functional properties of enzymes with buried active sites.

Česky

.......................................................................................................................................................................................

Návaznosti

GA201/07/0927, projekt VaV
Název: Vizualizace proteinových struktur
Investor: Grantová agentura ČR, Vizualice proteinových struktur
GA203/08/0114, projekt VaV
Název: Specifické iontové efekty pro proteiny v roztocích a podobné biologicky relevantní systémy.
Investor: Grantová agentura ČR, Specifické iontové efekty pro proteiny v roztocích a podobné biologicky relevantní systémy
IAA401630901, projekt VaV
Název: Evoluce substrátové specifity u enzymů aktivních s xenobiotickými látkami
Investor: Akademie věd ČR, Evoluce substrátové specifity u enzymů aktivních s xenobiotickými látkami
LC06010, projekt VaV
Název: Centrum biokatalýzy a biotransformací
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Centrum biokatalýzy a biotransformací
MSM0021622412, záměr
Název: Interakce mezi chemickými látkami, prostředím a biologickými systémy a jejich důsledky na globální, regionální a lokální úrovni (INCHEMBIOL) (Akronym: INCHEMBIOL)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Interakce mezi chemickými látkami, prostředím a biologickými systémy a jejich důsledky na globální , regionální a lokální úrovni
MSM0021622413, záměr
Název: Proteiny v metabolismu a při interakci organismů s prostředím
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Proteiny v metabolismu a při interakci organismů s prostředím