Known Evolutionary Paths Are Accessible to Engineered ß-Lactamases Having Altered Protein Motions at the Timescale of Catalytic Turnover
Notice bibliographique
Résumé
The evolution of new protein functions is dependent upon inherent biophysical features of proteins. Whereas, it has been shown that changes in protein dynamics can occur in the course of directed molecular evolution trajectories and contribute to new function, it is not known whether varying protein dynamics modify the course of evolution. We investigate this question using three related ß-lactamases displaying dynamics that differ broadly at the slow timescale that corresponds to catalytic turnover yet have similar fast dynamics, thermal stability, catalytic, and substrate recognition profiles. Introduction of substitutions E104K and G238S, that are known to have a synergistic effect on function in the parent ß-lactamase, showed similar increases in catalytic efficiency toward cefotaxime in the related ß-lactamases. Molecular simulations using Protein Energy Landscape Exploration reveal that this results from stabilizing the catalytically-productive conformations, demonstrating the dominance of the synergistic effect of the E014K and G238S substitutions in vitro in contexts that vary in terms of sequence and dynamics. Furthermore, three rounds of directed molecular evolution demonstrated that known cefotaximase-enhancing mutations were accessible regardless of the differences in dynamics. Interestingly, specific sequence differences between the related ß-lactamases were shown to have a higher effect in evolutionary outcomes than did differences in dynamics. Overall, these ß-lactamase models show tolerance to protein dynamics at the timescale of catalytic turnover in the evolution of a new function.
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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 | 0,001 |
| 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 ».