Opening of a cryptic pocket in β-lactamase increases penicillinase activity
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the functional role of protein-excited states has important implications in protein design and drug discovery. However, because these states are difficult to find and study, it is still unclear if excited states simply result from thermal fluctuations and generally detract from function or if these states can actually enhance protein function. To investigate this question, we consider excited states in β-lactamases and particularly a subset of states containing a cryptic pocket which forms under the Ω-loop. Given the known importance of the Ω-loop and the presence of this pocket in at least two homologs, we hypothesized that these excited states enhance enzyme activity. Using thiol-labeling assays to probe Ω-loop pocket dynamics and kinetic assays to probe activity, we find that while this pocket is not completely conserved across β-lactamase homologs, those with the Ω-loop pocket have a higher activity against the substrate benzylpenicillin. We also find that this is true for TEM β-lactamase variants with greater open Ω-loop pocket populations. We further investigate the open population using a combination of NMR chemical exchange saturation transfer experiments and molecular dynamics simulations. To test our understanding of the Ω-loop pocket's functional role, we designed mutations to enhance/suppress pocket opening and observed that benzylpenicillin activity is proportional to the probability of pocket opening in our designed variants. The work described here suggests that excited states containing cryptic pockets can be advantageous for function and may be favored by natural selection, increasing the potential utility of such cryptic pockets as drug targets.
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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 | 0,001 |
| 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 ».