人工メタロβ-ラクタマスの設計と方向的進化における施工台の柔軟性/硬さの重要性
Woon Ju Song1,2, Jaeseung Yu2, F Akif Tezcan1
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, San Diego , La Jolla, California 92093-0356, United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 11, 2017
まとめ
研究者は新しいヒドローラゼ酵素を 生み出すために 超分子タンパク質の構造を設計しました 誘導進化は触媒活性を改善し,タンパク質の柔軟性と酵素設計の安定性のバランスを強調した.
科学分野:
- 生物化学
- タンパク質工学
- 酵素触媒
背景:
- 超分子タンパク質の構造は 新しい触媒活動を設計するための 多用途のプラットフォームを提供します
- 以前の作業では,調整可能な亜鉛コーディネーションサイトを備えた金属テンプレート (Zn4:C96RIDC14) の設計が実証されました.
研究 の 目的:
- 新しい超分子タンパク質の構造 (Zn8:AB54) に関する触媒性ヒドローラゼの作用の設計と進化を調査する.
- エンジニアリングの構造と機能の性質を特徴付け,その進化性を評価する.
- 酵素の設計と進化における タンパク質の柔軟性と安定性の役割を探求する.
主な方法:
- シトクロームcb562の構成要素を用いた金属テンプレッティング戦略で,超分子構造を構成する.
- 触媒の効率を向上させるために in vivo 選択を用いた指向進化.
- エンジニアリングされたタンパク質の変異体の構造と機能の特徴付け,運動分析 (ミカエリス・メンテン運動) とβ-ラクタマース活性評価を含む.
- 局所的な硬さを変化させるため,二硫化物結合を排除することによって,タンパク質の構造を変更する.
主要な成果:
- 新しい変種であるZn8:AB54は不飽和亜鉛調整部位で設計され,最適化なしにアンピシリン水解のためのミカエリス-メンテン運動を示した.
- Zn8:AB54の誘導進化は局所的なタンパク質の硬さと進化可能なループの欠如に起因する,限られた触媒的改善を示した.
- ディスルファイド結合を取り除くことで局所的な剛性を緩めることで,構造的変異とβ- ラクタマース活性が強化された.
結論:
- 超分子構造は触媒ヒドローラゼの活性化に 可能性を示しています
- タンパク質の柔軟性と安定性は,酵素設計と導かれた進化の成功に影響を与える重要な要因です.
- 局所的なタンパク質の剛性を調節することで,酵素の機能と進化能力に大きな影響を与える.
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