Design of Efficient Artificial Enzymes Using Crystallographically Enhanced Conformational Sampling
Notice bibliographique
Résumé
The ability to create efficient artificial enzymes for any chemical reaction is of great interest. Here, we describe a computational design method for increasing the catalytic efficiency of de novo enzymes by several orders of magnitude without relying on directed evolution and high-throughput screening. Using structural ensembles generated from dynamics-based refinement against X-ray diffraction data collected from crystals of Kemp eliminases HG3 ( k cat / K M 125 M –1 s –1 ) and KE70 ( k cat / K M 57 M –1 s –1 ), we design from each enzyme ≤10 sequences predicted to catalyze this reaction more efficiently. The most active designs display k cat / K M values improved by 100–250-fold, comparable to mutants obtained after screening thousands of variants in multiple rounds of directed evolution. Crystal structures show excellent agreement with computational models, with catalytic contacts present as designed and transition-state root-mean-square deviations of ≤0.65 Å. Our work shows how ensemble-based design can generate efficient artificial enzymes by exploiting the true conformational ensemble to design improved active sites.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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 | 0,000 |
| 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 ».