Dissecting the Electrostatic Interactions and pH-Dependent Activity of a Family 11 Glycosidase<sup>,</sup>
Notice bibliographique
Résumé
Previous studies of the low molecular mass family 11 xylanase from Bacillus circulans show that the ionization state of the nucleophile (Glu78, pK(a) 4.6) and the acid/base catalyst (Glu172, pK(a) 6.7) gives rise to its pH-dependent activity profile. Inspection of the crystal structure of BCX reveals that Glu78 and Glu172 are in very similar environments and are surrounded by several chemically equivalent and highly conserved active site residues. Hence, there are no obvious reasons why their apparent pK(a) values are different. To address this question, a mutagenic approach was implemented to determine what features establish the pK(a) values (measured directly by (13)C NMR and indirectly by pH-dependent activity profiles) of these two catalytic carboxylic acids. Analysis of several BCX variants indicates that the ionized form of Glu78 is preferentially stabilized over that of Glu172 in part by stronger hydrogen bonds contributed by two well-ordered residues, namely, Tyr69 and Gln127. In addition, theoretical pK(a) calculations show that Glu78 has a lower pK(a) value than Glu172 due to a smaller desolvation energy and more favorable background interactions with permanent partial charges and ionizable groups within the protein. The pK(a) value of Glu172 is in turn elevated due to electrostatic repulsion from the negatively charged glutamate at position 78. The results also indicate that all of the conserved active site residues act concertedly in establishing the pK(a) values of Glu78 and Glu172, with no particular residue being singly more important than any of the others. In general, residues that contribute positive charges and hydrogen bonds serve to lower the pK(a) values of Glu78 and Glu172. The degree to which a hydrogen bond lowers a pK(a) value is largely dependent on the length of the hydrogen bond (shorter bonds lower pK(a) values more) and the chemical nature of the donor (COOH > OH > CONH(2)). In contrast, neighboring carboxyl groups can either lower or raise the pK(a) values of the catalytic glutamic acids depending upon the electrostatic linkage of the ionization constants of the residues involved in the interaction. While the pH optimum of BCX can be shifted from -1.1 to +0.6 pH units by mutating neighboring residues within the active site, activity is usually compromised due to the loss of important ground and/or transition state interactions. These results suggest that the pH optima of an enzyme might be best engineered by making strategic amino acid substitutions, at positions outside of the "core" active site, that electrostatically influence catalytic residues without perturbing their immediate structural environment.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 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 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 ».