Functional significance of evolving protein sequence in dihydrofolate reductase from bacteria to humans
Pourquoi ce travail est dans la base
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Notice bibliographique
Résumé
With the rapidly growing wealth of genomic data, experimental inquiries on the functional significance of important divergence sites in protein evolution are becoming more accessible. Here we trace the evolution of dihydrofolate reductase (DHFR) and identify multiple key divergence sites among 233 species between humans and bacteria. We connect these sites, experimentally and computationally, to changes in the enzyme's binding properties and catalytic efficiency. One of the identified evolutionarily important sites is the N23PP modification (∼mid-Devonian, 415-385 Mya), which alters the conformational states of the active site loop in Escherichia coli dihydrofolate reductase and negatively impacts catalysis. This enzyme activity was restored with the inclusion of an evolutionarily significant lid domain (G51PEKN in E. coli enzyme; ∼2.4 Gya). Guided by this evolutionary genomic analysis, we generated a human-like E. coli dihydrofolate reductase variant through three simple mutations despite only 26% sequence identity between native human and E. coli DHFRs. Molecular dynamics simulations indicate that the overall conformational motions of the protein within a common scaffold are retained throughout evolution, although subtle changes to the equilibrium conformational sampling altered the free energy barrier of the enzymatic reaction in some cases. The data presented here provide a glimpse into the evolutionary trajectory of functional DHFR through its protein sequence space that lead to the diverged binding and catalytic properties of the E. coli and human enzymes.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle