Rational Design of the Substrate Tunnel of β-Ketothiolase Reveals a Local Cationic Domain Modulated Rule that Improves the Efficiency of Claisen Condensation

合理设计 硫酶 克莱森缩合 基质(水族馆) 酶动力学 立体化学 化学 活动站点 阳离子聚合 催化作用 材料科学 生物化学 有机化学 纳米技术 生物 脱氢酶 生态学
作者
Lixia Liu,Shenghu Zhou,Yu Deng
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:13 (12): 8183-8194 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c01426
摘要

Formation of carbon–carbon bonds via Claisen condensation catalyzed by thiolase generates a diverse range of carbon frameworks in biosynthetic chemistry. During catalysis, the substrate tunnel of thiolases plays an important role in the binding and condensation of substrates, directly affecting enzyme activity. Therefore, rational engineering of the substrate tunnel is a promising approach for enhancing enzyme performance. However, the lack of a general engineering rule hinders rational engineering of the substrate tunnel. In this study, we reported the crystal structure of Tfu_0875, a thermostable β-ketothiolase from Thermobifida fusca belonging to the thiolase superfamily. The enzyme had a Cys–His–Cys catalytic triad and a narrow substrate tunnel mainly built from the cationic domain, the adenine-binding pocket, and the pantetheine loop. Focusing on the substrate tunnel, mutant candidates with increased kcat were predicted by the deep learning approach. The best mutation in the cationic domain (L163H) exhibited a 313% increase in enzyme activity compared with the wild-type enzyme. Molecular dynamics simulations revealed a local cationic domain modulated rule (LCDMR): mutating the nonconserved residue at the junction between the loop region and the α5 region in the sandwich topology to histidine significantly improved enzyme activity by increasing the reaction space and interaction with the substrate or unstable intermediate. The LCDMR has general applicability in rational engineering of the substrate tunnel to enhance the enzyme activity of other β-ketothiolases.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
Akim应助升龙击采纳,获得10
刚刚
Akim应助24采纳,获得10
1秒前
香蕉凛完成签到,获得积分10
2秒前
鳙鱼完成签到 ,获得积分10
3秒前
三号技师完成签到,获得积分10
8秒前
CipherSage应助vvv采纳,获得50
8秒前
8秒前
升龙击完成签到,获得积分10
8秒前
段dwh发布了新的文献求助10
9秒前
生动的凝蕊完成签到,获得积分10
10秒前
MADAO完成签到,获得积分10
10秒前
彳系禾完成签到 ,获得积分10
10秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
13秒前
大方寄风完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
跳跃夜白完成签到 ,获得积分10
17秒前
AYKang发布了新的文献求助10
18秒前
潇洒的平松完成签到,获得积分10
19秒前
酷炫的紫安完成签到,获得积分20
20秒前
领导范儿应助张文乐采纳,获得10
21秒前
优美的胡萝卜完成签到,获得积分10
22秒前
rainbow完成签到,获得积分10
22秒前
amelia完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
果果完成签到 ,获得积分10
24秒前
甄晓溪完成签到,获得积分10
24秒前
共享精神应助AYKang采纳,获得10
24秒前
26秒前
26秒前
1117完成签到 ,获得积分10
27秒前
Jason应助糟糕的铁锤采纳,获得50
28秒前
WWWUBING完成签到,获得积分10
30秒前
zhangmuming发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
闪闪的忆枫应助如意冬天采纳,获得10
30秒前
30秒前
31秒前
超级的丹琴完成签到,获得积分10
31秒前
wangyuq发布了新的文献求助10
31秒前
31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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
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 6516330
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8309212
关于积分的说明 17760675
捐赠科研通 5618583
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2925391
邀请新用户注册赠送积分活动 1902433
关于科研通互助平台的介绍 1763564