Ni(II) binding affinity and specificity of solute binding proteins: the importance of the double His motif and variable loop revealed by structural and mutational studies
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Extracytoplasmic solute binding proteins (SBPs) are molecular shuttles involved in the cellular uptake of various small molecules and metal ions including Ni(II). Our previous study with the Ni(II) binding proteins (NiBPs) Cj NikZ from Campylobacter jejuni and Cc NikZ-II from Clostridium carboxidivorans demonstrated they were able to bind Ni(II) at low micromolar affinity without the need for additional chelators. Here, we determined the crystal structure of apo Cc NikZ-II, which revealed a Ni(II) binding site comprised of the highly conserved double His (HH-)prong (His511, His512) and a short variable (v-)loop nearby (Thr59-Thr64, TEDKYT). Alanine scanning mutagenesis of the Cc NikZ-II Ni(II) binding site identified Glu60 and His511 as essential for high affinity binding to Ni(II). Phylogenetic analysis of >4000 SBP sequences demonstrated the presence of two clusters of proteins containing the HH-prong with Cc NikZ-II and Cj NikZ. To provide insights into the role of the double His-prong and v-loop sequence in Ni(II) binding of NiBPs, nine purified Cc NikZ-II homologues containing the HH-prong and v-loop were screened using an automated screening workflow. Metal binding assays with purified homologous NiBPs revealed high Ni(II) binding affinity without requirement for chelators indicating that the double His prong represents a signature motif for the presence of Ni(II) binding activity in SBPs. The engineered Cc NikZ-II variants with the wild type v-loop (TEDKYT) replaced with v-loops from NiBPs with higher affinity showed up to an order of magnitude higher affinity for Ni(II). In addition, the v-loop appears to play a role in metal ion specificity as purified wild type and engineered NiBPs with different v-loop sequences showed distinct metal profiles. This work paves way for metalloprotein engineering of NiBPs towards biocatalytic and metal recovery applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
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) | 0,000 | 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.
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 ».