Decoupling of catalysis and transition state analog binding from mutations throughout a phosphatase revealed by high-throughput enzymology
Notice bibliographique
Résumé
Using high-throughput microfluidic enzyme kinetics (HT-MEK), we measured over 9,000 inhibition curves detailing impacts of 1,004 single-site mutations throughout the alkaline phosphatase PafA on binding affinity for two transition state analogs (TSAs), vanadate and tungstate. As predicted by catalytic models invoking transition state complementary, mutations to active site and active-site-contacting residues had highly similar impacts on catalysis and TSA binding. Unexpectedly, most mutations to more distal residues that reduced catalysis had little or no impact on TSA binding and many even increased tungstate affinity. These disparate effects can be accounted for by a model in which distal mutations alter the enzyme's conformational landscape, increasing the occupancy of microstates that are catalytically less effective but better able to accommodate larger transition state analogs. In support of this ensemble model, glycine substitutions (rather than valine) were more likely to increase tungstate affinity (but not more likely to impact catalysis), presumably due to increased conformational flexibility that allows previously disfavored microstates to increase in occupancy. These results indicate that residues throughout an enzyme provide specificity for the transition state and discriminate against analogs that are larger only by tenths of an Ångström. Thus, engineering enzymes that rival the most powerful natural enzymes will likely require consideration of distal residues that shape the enzyme's conformational landscape and fine-tune active-site residues. Biologically, the evolution of extensive communication between the active site and remote residues to aid catalysis may have provided the foundation for allostery to make it a highly evolvable trait.
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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 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 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 ».