Roles of the Active Site Zn(II) and Residues in Substrate Discrimination by Threonyl-tRNA Synthetase: An MD and QM/MM Investigation
Notice bibliographique
Résumé
Threonyl-tRNA synthetase (ThrRS) is a Zn(II) containing enzyme that catalyzes the activation of threonine and its subsequent transfer to the cognate tRNA. This process is accomplished with remarkable fidelity, with ThrRS being able to discriminate its cognate substrate from similar analogues such as serine and valine. Molecular dynamics (MD) simulations and hybrid quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) methods have been used to elucidate the role of Zn(II) in the aminoacylation mechanism of ThrRS. More specifically, the role of Zn(II) and active site residues in ThrRS’s ability to discriminate between its cognate substrate l -threonine and the noncognate l -serine, l -valine, and d -threonine has been examined. The present results suggest that a role of the Zn(II) ion, with its Lewis acidity, is to facilitate deprotonation of the side chain hydroxyl groups of the aminoacyl moieties of cognate Thr-AMP and noncognate Ser-AMP substrates. In their deprotonated forms, these substrates are able to adopt a conformation preferable for aminoacyl transfer from aa-AMP onto the Ado-3′OH of the tRNA Thr cosubstrate. Relative to the neutral substrates, when the substrates are first deprotonated with the assistance of the Zn(II) ion, the barrier for the rate-limiting step is decreased significantly by 42.0 and 39.2 kJ mol –1 for l -Thr-AMP and l -Ser-AMP, respectively. An active site arginyl also plays a key role in stabilizing the buildup of negative charge on the substrate’s bridging phosphate oxygen during the mechanism. For the enantiomeric substrate analogue d -Thr-AMP, product formation is highly disfavored, and as a result, the reverse reaction has a very low barrier of 16.0 kJ mol –1 .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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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) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».