Las interacciones electrostáticas cooperativas impulsan la evolución funcional en la superfamilia de la fosfatasa...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• La cinética de las enzimas.
• Biología computacional Biología computacional.

Sus antecedentes:

• La promiscuidad catalítica, la capacidad de las enzimas para procesar múltiples sustratos, es crucial para la evolución de nuevas funciones enzimáticas.
• La superfamilia de las fosfatasas alcalinas sirve como un sistema modelo para estudiar la multifuncionalidad de las enzimas.

Objetivo del estudio:

• Para modelar la selectividad de dos hidrolasas de monóester de fosfonato promiscuas de Burkholderia caryophylli y Rhizobium leguminosarum.
• Para investigar los mecanismos subyacentes a la promiscuidad enzimática en esta superfamilia.

Principales métodos:

• Simulaciones computacionales extensas de enzimas de tipo silvestre y mutantes.
• Análisis de los mecanismos de reacción enzimática, las geometrías de los estados de transición y las contribuciones de residuos del sitio activo.
• Comparación de las características estructurales y electrostáticas entre las fosfatasas alcalinas.

Principales resultados:

• Los modelos computacionales reproducen con precisión los datos experimentales, incluidas las actividades enzimáticas y los perfiles de la tasa de pH.
• La unión al sustrato ocurre en conformaciones similares con estados de transición mínimamente perturbados.
• Las interacciones electrostáticas cooperativas dentro del sitio activo se identificaron como el principal impulsor de la promiscuidad de sustrato amplio.

Conclusiones:

• La amplia promiscuidad de estas enzimas se debe a las interacciones electrostáticas adaptables en el sitio activo.
• Este mecanismo es probablemente una característica general que impulsa la selectividad y la promiscuidad en la superfamilia de la fosfatasa alcalina.
• Los hallazgos pueden informar el diseño de nuevas enzimas artificiales.