Machine learning guided rational design of a non-heme iron-based lysine dioxygenase improves its total turnover number

赖氨酸 血红素 化学 合理设计 计算机科学 生物化学 立体化学 生物 遗传学 氨基酸
作者
R. Hunter Wilson,Anoop R. Damodaran,Ambika Bhagi‐Damodaran
标识
DOI:10.1101/2024.06.04.597480
摘要

Highly selective C-H functionalization remains an ongoing challenge in organic synthetic methodologies. Biocatalysts are robust tools for achieving these difficult chemical transformations. Biocatalyst engineering has often required directed evolution or structure-based rational design campaigns to improve their activities. In recent years, machine learning has been integrated into these workflows to improve the discovery of beneficial enzyme variants. In this work, we combine a structure-based machine-learning algorithm with classical molecular dynamics simulations to down select mutations for rational design of a non-heme iron-dependent lysine dioxygenase, LDO. This approach consistently resulted in functional LDO mutants and circumvents the need for extensive study of mutational activity before-hand. Our rationally designed single mutants purified with up to 2-fold higher yields than WT and displayed higher total turnover numbers (TTN). Combining five such single mutations into a pentamutant variant, LPNYI LDO, leads to a 40% improvement in the TTN (218±3) as compared to WT LDO (TTN = 160±2). Overall, this work offers a low-barrier approach for those seeking to synergize machine learning algorithms with pre-existing protein engineering strategies.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
缺缺完成签到,获得积分10
刚刚
xxxksk完成签到 ,获得积分10
2秒前
碳烤小肥肠完成签到,获得积分10
2秒前
Dandy完成签到,获得积分10
2秒前
Fjun完成签到,获得积分10
3秒前
科研蜗牛完成签到,获得积分10
5秒前
Cc完成签到 ,获得积分10
5秒前
心理可达鸭完成签到,获得积分10
6秒前
高贵幼枫完成签到 ,获得积分10
6秒前
pigpromax发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
鸢一折纸完成签到,获得积分10
8秒前
AAAAL完成签到,获得积分10
8秒前
友好的牛排完成签到,获得积分0
10秒前
达达完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
空龙完成签到,获得积分10
11秒前
一杯奶茶完成签到,获得积分10
11秒前
CYT完成签到,获得积分10
12秒前
香菜完成签到,获得积分10
13秒前
挣扎的人完成签到 ,获得积分10
13秒前
Arimson发布了新的文献求助10
14秒前
lily完成签到,获得积分10
15秒前
lililili发布了新的文献求助10
16秒前
冰阔罗完成签到,获得积分10
17秒前
LiShan完成签到 ,获得积分10
17秒前
tangyong完成签到,获得积分0
17秒前
小蘑菇应助123采纳,获得10
17秒前
wq完成签到,获得积分10
18秒前
欢喜可愁完成签到 ,获得积分10
18秒前
hbpu230701完成签到,获得积分10
18秒前
Nidhogg完成签到,获得积分10
21秒前
易北完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
Arimson完成签到,获得积分10
23秒前
干净之槐完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6554899
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8339335
关于积分的说明 17865415
捐赠科研通 5672111
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2940121
邀请新用户注册赠送积分活动 1915984
关于科研通互助平台的介绍 1785755