Mechanism of Nucleic Acid Phosphodiester Bond Cleavage by Human Endonuclease V: MD and QM/MM Calculations Reveal a Versatile Metal Dependence
Notice bibliographique
Résumé
Human endonuclease V (EndoV) catalytically removes deaminated nucleobases by cleaving the phosphodiester bond as part of RNA metabolism. Despite being implicated in several diseases (cancers, cardiovascular diseases, and neurological disorders) and potentially being a useful tool in biotechnology, details of the human EndoV catalytic pathway remain unclear due to limited experimental information beyond a crystal structure of the apoenzyme and select mutational data. Since a mechanistic understanding is critical for further deciphering the central roles and expanding applications of human EndoV in medicine and biotechnology, molecular dynamics (MD) simulations and quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) calculations were used to unveil the atomistic details of the catalytic pathway. Due to controversies surrounding the number of metals required for nuclease activity, enzyme-substrate models with different numbers of active site metals and various metal-substrate binding configurations were built based on structural data for other nucleases. Subsequent MD simulations revealed the structure and stability of the human EndoV-substrate complex for a range of active site metal binding architectures. Four unique pathways were then characterized using QM/MM that vary in metal number (one versus two) and modes of substrate coordination [direct versus indirect (water-mediated)], with several mechanisms being fully consistent with experimental structural, kinetic, and mutational data for related nucleases, including members of the EndoV family. Beyond uncovering key roles for several active site amino acids (D240 and K155), our calculations highlight that while one metal is essential for human EndoV activity, the enzyme can benefit from using two metals due to the presence of two suitable metal binding sites. By directly comparing one- versus two-metal-mediated P-O bond cleavage reactions within the confines of the same active site, our work brings a fresh perspective to the "number of metals" controversy.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».