Combined MD and QM/MM Calculations Reveal Allostery‐Driven Promiscuity in Dipeptide Epimerases of Enolase Family

活动站点 变构调节 QM/毫米 二肽 化学 蛋白质工程 基质(水族馆) 定向进化 立体化学 分子动力学 生物化学 突变体 计算化学 生物 氨基酸 生态学 基因
作者
Ankita Tripathi,Kshatresh Dutta Dubey
出处
期刊:Chemistry-an Asian Journal [Wiley]
卷期号:17 (16) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/asia.202200528
摘要

The adaptability of the active site to amplify the secondary function is supposed to be the fundamental cause of the promiscuity and the evolution of new functions in enzymes. In most cases, mutations occur close to the active site and/or in the catalytic site to change the active site plasticity to accommodate the non-native substrate. In the present study, using MD simulations and hybrid QM/MM calculations, we have shown a way to enhance the promiscuity, i. e., the allostery-driven promiscuity. Using a case study of the AEE enzyme where the capping loop recognizes the substrate, herein, we show that a single site mutation (D321G) far from the capping loop can induce a large conformational change in the capping loop to recognize different substrates for different functions. The QM/MM calculations for the WT and mutated enzyme provide a first validation of the mechanism of 1,1-proton transfer and dehydration by the AEE enzyme. Since AEE epimerase possesses a highly conserved TIM-barrel fold, we believe that our study provides a crucial lead to understanding the mechanism of emergence of secondary function which can be useful to repurpose ancient enzymes for modern usage.

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