Customizing the Structure of Minimal TIM Barrels to Craft Efficient <i>De Novo</i> Enzymes
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The TIM barrel is the most prevalent fold in natural enzymes, supporting efficient catalysis of diverse chemical reactions. While de novo TIM barrels have been successfully designed, their minimalistic architecture lacks structural elements essential for substrate binding and catalysis. Here, we present CANVAS, a computational workflow that introduces a structural lid into a minimal de novo TIM barrel to anchor catalytic residues and form an active-site pocket for enzymatic function. Starting from two de novo TIM barrels, we designed nine variants with distinct lids to form active sites for the Kemp elimination. Four designs showed measurable activity, with the most active reaching a catalytic efficiency of 21,000 M⁻¹ s⁻¹ at its optimal pH. A co-crystal structure of this variant bound to a transition-state analogue confirmed the accuracy of the designed lid and active site. Using the X-ray structure of a lower-activity variant (19 M⁻¹ s⁻¹), we applied ensemble-based design to optimize its active site, increasing catalytic efficiency by >1,600-fold to 32,000 M⁻¹ s⁻¹. These results demonstrate that de novo TIM barrels can be endowed with substrate binding pockets supporting efficient catalytic function, establishing a platform for building enzymes on demand from minimal protein scaffolds.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| 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 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 ».