Structural mechanisms for cold‐adapted activity of phosphoenolpyruvate carboxykinase
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Temperature is a critical factor in enzyme function, as most enzymes are thermally activated. Across Earth's diverse environments (−20 to 120°C), enzymes have evolved to function optimally at their organism's growth temperature. Thermophilic enzymes must resist denaturation, while psychrophilic enzymes must maintain activity with limited thermal energy. Although principles underlying thermostability are well established, the mechanisms governing kinetic adaptation to temperature remain less understood. To investigate this, we characterized the kinetics and determined a comprehensive series of X‐ray crystal structures of a psychrophilic, GTP‐dependent phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) bound to substrates and non‐reactive mimics of the reaction coordinate. These structures were compared to those of a mesophilic PEPCK. PEPCK is a dynamic enzyme requiring substantial conformational changes during catalysis, particularly ordering of the active site Ω‐loop lid. The psychrophilic enzyme exhibited a reduced catalytic efficiency ( k cat / K M ) and lower optimal temperature ( T opt ) relative to its mesophilic counterpart. Structural comparisons revealed substitutions in the Ω‐loop that likely increase the entropic cost of loop ordering and reduce enthalpic stabilization, hindering efficient active site closure. These results provide a mechanistic basis for cold adaptation in enzyme catalysis, linking specific structural features to altered kinetic behavior. Understanding such adaptations not only advances our knowledge of enzyme evolution but also informs protein engineering efforts aimed at designing efficient biocatalysts for industrial applications operating at non‐physiological temperatures.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 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 | 0,000 |
| 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 ».