Aumento de los efectos dinámicos en una variante catalíticamente comprometida de Escherichia coli dihidrofolato...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• La cinética de las enzimas.
• Dinámica de las proteínas Dinámica de las proteínas.

Sus antecedentes:

• Las mutaciones en la dihidrofolato reductasa de Escherichia coli (EcDHFR) pueden comprometer la actividad catalítica.
• Comprender el papel de la dinámica de las proteínas en la catálisis enzimática es crucial para la ingeniería enzimática.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la sustitución isotópica y las mutaciones en el mecanismo catalítico de EcDHFR.
• Para aclarar la relación entre la dinámica del sitio activo y el paso químico de la catálisis.

Principales métodos:

• Sustitución isotópica ((15) N, (13) C, (2) H) de una variante de EcDHFR comprometida catalíticamente (EcDHFR-N23PP/S148A).
• Análisis de la barrera de energía libre cuasi clásica y la dinámica de los estados de transición.
• Medidas con resolución de tiempo de los movimientos del sitio activo.

Principales resultados:

• La reducción de la constante de velocidad catalítica se debe principalmente a un aumento de la barrera de energía libre y, en segundo lugar, a un mayor recrudecimiento de la trayectoria.
• La enzima variante requiere una mayor reorganización del sitio activo para alcanzar el estado de transición.
• La pérdida de movimientos de milisegundos se compensa con una mayor flexibilidad de femtosegundos, lo cual es perjudicial para la catálisis.

Conclusiones:

• La variante EcDHFR comprometida catalíticamente exhibe un "golpe dinámico" en el paso químico, donde el aumento del acoplamiento dinámico perjudica la catálisis.
• Este hallazgo tiene implicaciones para la comprensión de la transferencia de hidrógeno en EcDHFR y otros sistemas enzimáticos.
• La flexibilidad del sitio activo de la enzima en diferentes escalas de tiempo juega un papel crítico en la eficiencia catalítica.