Rate-Perturbing Single Amino Acid Mutation for Hydrolases: A Statistical Profiling

酶动力学 氨基酸残基 突变体 计算生物学 化学 突变率 动力学 中立 氨基酸 催化效率 蛋白质数据库 对接(动物) 仿形(计算机编程) 生物化学 蛋白质结构 计算机科学 活动站点 生物 催化作用 肽序列 物理 基因 医学 哲学 护理部 认识论 量子力学 操作系统
作者
Bailu Yan,Xinchun Ran,Yaoyukun Jiang,Sarah K. Torrence,Yuan Li,Qianzhen Shao,Zhongyue Yang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:125 (38): 10682-10691 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.1c05901
摘要

Hydrolases are a critical component for modern chemical, pharmaceutical, and environmental sciences. Identifying mutations that enhance catalytic efficiency presents a roadblock to design and to discover new hydrolases for broad academic and industrial uses. Here, we report the statistical profiling for rate-perturbing mutant hydrolases with a single amino acid substitution. We constructed an integrated structure−kinetics database for hydrolases, IntEnzyDB, which contains 3907 kcats, 4175 KMs, and 2715 Protein Data Bank IDs. IntEnzyDB adopts a relational architecture with a flattened data structure, enabling facile and efficient access to clean and tabulated data for machine learning uses. We conducted statistical analyses on how single amino acids mutations influence the turnover number (i.e., kcat) and efficiency (i.e., kcat/KM), with a particular emphasis on profiling the features for rate-enhancing mutations. The results show that mutation to bulky nonpolar residues with a hydrocarbon chain involves a higher likelihood for rate acceleration than to other types of residues. Linear regression models reveal geometric descriptors of substrate and mutation residues that mediate rate-perturbing outcomes for hydrolases with bulky nonpolar mutations. On the basis of the analyses of the structure−kinetics relationship, we observe that the propensity for rate enhancement is independent of protein sizes. In addition, we observe that distal mutations (i.e., >10 Å from the active site) in hydrolases are significantly more prone to induce efficiency neutrality and avoid efficiency deletion but involve similar propensity for rate enhancement. The studies reveal the statistical features for identifying rate-enhancing mutations in hydrolases, which will potentially guide hydrolase discovery in biocatalysis.

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
bonnwangyong完成签到,获得积分10
刚刚
科研牛马完成签到,获得积分10
1秒前
TN完成签到 ,获得积分10
1秒前
金条完成签到,获得积分10
1秒前
jerry完成签到,获得积分10
1秒前
电风扇和油面筋完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
下酒菜完成签到,获得积分10
3秒前
机械腾完成签到,获得积分10
3秒前
whisper完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
ddy完成签到,获得积分10
4秒前
宝铭YUAN完成签到,获得积分10
4秒前
侯赛雷完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
厄尔尼诺完成签到,获得积分10
5秒前
嗯嗯的嗯嗯完成签到,获得积分10
5秒前
荷戟执子手完成签到,获得积分10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
柳煜城完成签到,获得积分10
5秒前
科研小陈完成签到,获得积分10
5秒前
圭璋完成签到,获得积分10
6秒前
Amosummer完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
杨天天完成签到 ,获得积分0
6秒前
III完成签到,获得积分10
7秒前
chen完成签到,获得积分10
7秒前
吃颗电池发布了新的文献求助10
7秒前
呵呵呵呵完成签到,获得积分10
7秒前
天天快乐应助天雨流芳采纳,获得10
7秒前
8秒前
曾经的借过完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
密西西比he完成签到,获得积分10
9秒前
LINHAI完成签到,获得积分10
10秒前
李伟完成签到,获得积分10
10秒前
leishenwang完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Ronin完成签到,获得积分10
11秒前
112发布了新的文献求助10
12秒前
高分求助中
(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
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
From Victimization to Aggression 1000
化妆品原料学 1000
小学科学课程与教学 500
Study and Interlaboratory Validation of Simultaneous LC-MS/MS Method for Food Allergens Using Model Processed Foods 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5645317
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4768461
关于积分的说明 15028063
捐赠科研通 4803918
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2568536
邀请新用户注册赠送积分活动 1525881
关于科研通互助平台的介绍 1485508