Control of catalytic efficiency by a coevolving network of catalytic and noncatalytic residues
Notice bibliographique
Résumé
The active sites of enzymes consist of residues necessary for catalysis and structurally important noncatalytic residues that together maintain the architecture and function of the active site. Examples of evolutionary interactions between catalytic and noncatalytic residues have been difficult to define and experimentally validate due to a general intolerance of these residues to substitution. Here, using computational methods to predict coevolving residues, we identify a network of positions consisting of two catalytic metal-binding residues and two adjacent noncatalytic residues in LAGLIDADG homing endonucleases (LHEs). Distinct combinations of the four residues in the network map to distinct LHE subfamilies, with a striking distribution of the metal-binding Asp (D) and Glu (E) residues. Mutation of these four positions in three LHEs--I-LtrI, I-OnuI, and I-HjeMI--indicate that the combinations of residues tolerated are specific to each enzyme. Kinetic analyses under single-turnover conditions revealed that I-LtrI activity could be modulated over an ∼100-fold range by mutation of residues in the coevolving network. I-LtrI catalytic site variants with low activity could be rescued by compensatory mutations at adjacent noncatalytic sites that restore an optimal coevolving network and vice versa. Our results demonstrate that LHE activity is constrained by an evolutionary barrier of residues with strong context-dependent effects. Creation of optimal coevolving active-site networks is therefore an important consideration in engineering of LHEs and other enzymes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».