Conformational Tinkering Drives Evolution of a Promiscuous Activity through Indirect Mutational Effects
Notice bibliographique
Résumé
How remote mutations can lead to changes in enzyme function at a molecular level is a central question in evolutionary biochemistry and biophysics. Here, we combine laboratory evolution with biochemical, structural, genetic, and computational analysis to dissect the molecular basis for the functional optimization of phosphotriesterase activity in a bacterial lactonase (AiiA) from the metallo-β-lactamase (MBL) superfamily. We show that a 1000-fold increase in phosphotriesterase activity is caused by a more favorable catalytic binding position of the paraoxon substrate in the evolved enzyme that resulted from conformational tinkering of the active site through peripheral mutations. A nonmutated active site residue, Phe68, was displaced by ∼3 Å through the indirect effects of two second-shell trajectory mutations, allowing molecular interactions between the residue and paraoxon. Comparative mutational scanning, i.e., examining the effects of alanine mutagenesis on different genetic backgrounds, revealed significant changes in the functional roles of Phe68 and other nonmutated active site residues caused by the indirect effects of trajectory mutations. Our work provides a quantitative measurement of the impact of second-shell mutations on the catalytic contributions of nonmutated residues and unveils the underlying intramolecular network of strong epistatic mutational relationships between active site residues and more remote residues. Defining these long-range conformational and functional epistatic relationships has allowed us to better understand the subtle, but cumulatively significant, role of second- and third-shell mutations in evolution.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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 | 0,000 | 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».