指示された進化は,コンフォメーションアンサンブルを段階的に調節することによって,アロステリックアクティベーションを模倣する
Andrew R Buller1,2, Paul van Roye2, Jackson K B Cahn3
1Department of Chemistry , University of Wisconsin-Madison , 1101 University Avenue , Madison , Wisconsin 53706 , United States.
Journal of the American Chemical Society
|May 2, 2018
まとめ
トリプトファン合成酵素 (TrpB) を単独の生物触媒に設計した. 変異は閉じた形状を安定させ 非正規のアミノ酸の合成を可能にしました
科学分野:
- 酵素学
- タンパク質工学
- 生物触媒
背景:
- アロステル酵素は,生物触媒作用の有意な触媒能力を有しているが,まだ十分に活用されていない.
- トリプトファン合成酵素 (TrpB) は,非正規アミノ酸 (ncAA) の合成に不可欠なモデルアロステル酵素である.
- 以前の研究で,単独のncAA合成のためにPfTrpBを進化させたが,活性化メカニズムは不明であった.
研究 の 目的:
- 誘導進化によってトリプトファン合成酵素 (PfTrpB) のβサブユニットが単独の触媒として活性化されるメカニズムを解明する.
- 変異が触媒のサイクルと 酵素の構造を 変える方法を理解する
- 独立した生物触媒として様々なアロステル酵素の設計を可能にする.
主な方法:
- Pyrococcus furiosus TrpB (PfTrpB) の方向化された進化
- 酵素変異の生化学的特徴
- 複数の化学状態で野生型と進化したPfTrpBの高解像度結晶学.
主要な成果:
- 誘導進化は速度を制限するステップをシフトさせ,安定したコヴァラン性結合のトリプトファン添加物を好みました.
- 進化したPfTrpB酵素は,アロステル活性化を模倣する生化学的性質を示した.
- 構造分析により,変異は局所的な変化ではなく,サブドメインの動きによって閉じられた形状を安定させることが明らかになった.
- 結晶学により,活性PfTrpBにおけるコヴァラン性結合のトリプトファンの構造が初めて示された.
結論:
- 誘導進化は複雑なモデルなしでアロステリック効果を再現し,単独の機能のために酵素を活性化することができます.
- 大規模な構造動態の安定化がPfTrpBの活性化に鍵となる.
- この研究は,他のアロステル酵素を多用途の独立した生物触媒に設計するための道を切り開きます.
さらに関連する動画
関連する概念動画
01:58Cooperative Allosteric Transitions
8.9K
Cooperative allosteric transitions can occur in multimeric proteins, where each subunit of the protein has its own ligand-binding site. When a ligand binds to any of these subunits, it triggers a conformational change that affects the binding sites in the other subunits; this can change the affinity of the other sites for their respective ligands. The ability of the protein to change the shape of its binding site is attributed to the presence of a mix of flexible and stable segments in the...
8.9K
01:58Cooperative Allosteric Transitions
2.7K
2.7K
01:20Conformity
48.2K
Conformity is the change in a person’s behavior to go along with the group, even if that person does not agree with the group.
48.2K
02:55The Evidence for Evolution
48.4K
Genetic variations accumulating within populations over generations give rise to biological evolution. Evolutionary changes can result in the formation of novel varieties and entire new species. These changes are responsible for the diverse forms of life inhabiting the planet. The evidence for evolution suggests that all living organisms descended from common ancestors.
48.4K
01:54Convergent Evolution
33.1K
Evolution shapes the features of organisms over time, ensuring that they are suited for the environments in which they live. Sometimes, selection pressure leads to the rise of similar but unrelated adaptations in organisms with no recent common ancestors, a process known as convergent evolution.
33.1K
01:08Allosteric Regulation
63.4K
Allosteric regulation of enzymes occurs when the binding of an effector molecule to a site that is different from the active site causes a change in the enzymatic activity. This alternate site is called an allosteric site, and an enzyme can contain more than one of these sites. Allosteric regulation can either be positive or negative, resulting in an increase or decrease in enzyme activity. Most enzymes that display allosteric regulation are metabolic enzymes involved in the degradation or...
63.4K