In vitro and in vivo characterization of three Cellvibrio japonicus glycoside hydrolase family 5 members reveals potent xyloglucan backbone-cleaving functions
Notice bibliographique
Résumé
Xyloglucan (XyG) is a ubiquitous and fundamental polysaccharide of plant cell walls. Due to its structural complexity, XyG requires a combination of backbone-cleaving and sidechain-debranching enzymes for complete deconstruction into its component monosaccharides. The soil saprophyte Cellvibrio japonicus has emerged as a genetically tractable model system to study biomass saccharification, in part due to its innate capacity to utilize a wide range of plant polysaccharides for growth. Whereas the downstream debranching enzymes of the xyloglucan utilization system of C. japonicus have been functionally characterized, the requisite backbone-cleaving endo -xyloglucanases were unresolved. Combined bioinformatic and transcriptomic analyses implicated three glycoside hydrolase family 5 subfamily 4 (GH5_4) members, with distinct modular organization, as potential keystone endo -xyloglucanases in C. japonicus . Detailed biochemical and enzymatic characterization of the GH5_4 modules of all three recombinant proteins confirmed particularly high specificities for the XyG polysaccharide versus a panel of other cell wall glycans, including mixed-linkage beta-glucan and cellulose. Moreover, product analysis demonstrated that all three enzymes generated XyG oligosaccharides required for subsequent saccharification by known exo -glycosidases. Crystallographic analysis of GH5D, which was the only GH5_4 member specifically and highly upregulated during growth on XyG, in free, product-complex, and active-site affinity-labelled forms revealed the molecular basis for the exquisite XyG specificity among these GH5_4 enzymes. Strikingly, exhaustive reverse-genetic analysis of all three GH5_4 members and a previously biochemically characterized GH74 member failed to reveal a growth defect, thereby indicating functional compensation in vivo, both among members of this cohort and by other, yet unidentified, xyloglucanases in C. japonicus . Our systems-based analysis indicates distinct substrate-sensing (GH74, GH5E, GH5F) and attack-mounting (GH5D) functions for the endo -xyloglucanases characterized here. Through a multi-faceted, molecular systems-based approach, this study provides a new insight into the saccharification pathway of xyloglucan utilization system of C. japonicus . The detailed structural–functional characterization of three distinct GH5_4 endo -xyloglucanases will inform future bioinformatic predictions across species, and provides new CAZymes with defined specificity that may be harnessed in industrial and other biotechnological applications.
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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) | 0,001 | 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.
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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 ».