Structural Basis of the Enhanced Pollutant-Degrading Capabilities of an Engineered Biphenyl Dioxygenase
Notice bibliographique
Résumé
UNLABELLED: Biphenyl dioxygenase, the first enzyme of the biphenyl catabolic pathway, is a major determinant of which polychlorinated biphenyl (PCB) congeners are metabolized by a given bacterial strain. Ongoing efforts aim to engineer BphAE, the oxygenase component of the enzyme, to efficiently transform a wider range of congeners. BphAEII9, a variant of BphAELB400 in which a seven-residue segment, (335)TFNNIRI(341), has been replaced by the corresponding segment of BphAEB356, (333)GINTIRT(339), transforms a broader range of PCB congeners than does either BphAELB400 or BphAEB356, including 2,6-dichlorobiphenyl, 3,3'-dichlorobiphenyl, 4,4'-dichlorobiphenyl, and 2,3,4'-trichlorobiphenyl. To understand the structural basis of the enhanced activity of BphAEII9, we have determined the three-dimensional structure of this variant in substrate-free and biphenyl-bound forms. Structural comparison with BphAELB400 reveals a flexible active-site mouth and a relaxed substrate binding pocket in BphAEII9 that allow it to bind different congeners and which could be responsible for the enzyme's altered specificity. Biochemical experiments revealed that BphAEII9 transformed 2,3,4'-trichlorobiphenyl and 2,2',5,5'-tetrachlorobiphenyl more efficiently than did BphAELB400 and BphAEB356 BphAEII9 also transformed the insecticide dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) more efficiently than did either parental enzyme (apparent kcat/Km of 2.2 ± 0.5 mM(-1) s(-1), versus 0.9 ± 0.5 mM(-1) s(-1) for BphAEB356). Studies of docking of the enzymes with these three substrates provide insight into the structural basis of the different substrate selectivities and regiospecificities of the enzymes. IMPORTANCE: Biphenyl dioxygenase is the first enzyme of the biphenyl degradation pathway that is involved in the degradation of polychlorinated biphenyls. Attempts have been made to identify the residues that influence the enzyme activity for the range of substrates among various species. In this study, we have done a structural study of one variant of this enzyme that was produced by family shuffling of genes from two different species. Comparison of the structure of this variant with those of the parent enzymes provided an important insight into the molecular basis for the broader substrate preference of this enzyme. The structural and functional details gained in this study can be utilized to further engineer desired enzymatic activity, producing more potent 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 | 0,000 |
| 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 ».