Strukturní podstata vzniku nových enzymových aktivit
Cíle projektu
Pochopení vzniku nové enzymatické funkce na molekulární úrovni patří ke klíčovým otázkám biologie. Hlavním cílem projektu je získat porozumění strukturní podstaty katalytických vlastností rekonstruovaného předka dvou funkčně odlišných enzymů, eukaryotní halogenalkandehalogenasy ze Strongylocentrotus purpuratus a luciferasy z Renilla reniformis, vykazujícího duální hydrolasovou a oxidoreduktasovou aktivitu. V projektu chceme dále pochopit, proč oba současné enzymy mají odlišné katalytické funkce, přestože sdílejí vysokou sekvenční a strukturní podobnost. Tohoto cíle bude dosaženo kombinací rentgenové strukturní analýzy ancestrálního enzymu a jeho komplexů s vybranými ligandy s molekulovým modelováním, místně cílenou mutagenezí a kinetickou analýzou ve stacionárním a tranzitním stavu. Prostřednictvím analýzy strukturně-funkčních vztahů enzymu bude možné vysvětlit katalytický mechanismus rekonstruovaného předka a objasnit odlišnou funkci moderních enzymů. Získané znalosti přispějí k designování enzymů s novými katalytickými aktivitami.
Klíčová slova
haloalkane dehalogenaseluciferasecatalytic promiscuityreaction mechanismX-ray crystallographymolecular modelingsteady-state and pre-steady-state kinetics
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Hlavní účastníci
Masarykova univerzita / Přírodovědecká fakulta
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
16-24223S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Structural basis for the emergence of new enzymatic activities
Anotace anglicky
Understanding of the emergence of new enzymatic function at the molecular level is among the key questions in biology. The main objective of this project is to provide structural insights into catalysis of resurrected ancestor of two functionally distinct enzymes, eukaryotic haloalkane dehalogenase from Strongylocentrotus purpuratus and luciferase from Renilla reniformis, exhibiting promiscuous hydrolase and oxidoreductase activity. We also want to understand why the modern-day enzymes exhibit distinct activities, although they are closely evolutionary and structurally related. This objective will be achieved by X-ray crystallographic analysis of the ancestor and its complexes with selected ligands combined with molecular modeling, site-directed mutagenesis, steady-state and pre-steady-state kinetics. Through analysis of the structure-function relationships will be possible to elucidate catalytic mechanism of resurrected ancestor and explain distinct functionality of modern enzymes. Acquired knowledge will pave the way towards designing enzymes with novel catalytic activities.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
CE - Biochemie
CEP - vedlejší obor
BO - Biofyzika
CEP - další vedlejší obor
—
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)10608 - Biochemistry and molecular biology
10609 - Biochemical research methods
10610 - Biophysics
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
V rámci projektu byla provedena detailní funkční a strukturní charakterizace luciferasy AncHLD-RLuc a srovnání s příbuznými enzymy LinB a RLuc8. Byla vyřešena krystalová struktura AncHLD-RLuc, byl objasněn katalytický mechanismus tohoto enzymu a byly identifikovány oblasti umožňující výrazné zvýšení katalytické účinnosti. V rámci projekty byly publikovány tři články a jeden je v recenzním řízení.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2016
Ukončení řešení
31. 12. 2018
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
25. 5. 2018
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Datum dodání záznamu
12. 6. 2019
Finance
Celkové uznané náklady
6 800 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
6 672 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
128 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
6 800 tis. Kč
Statní podpora
6 672 tis. Kč
98%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
CE - Biochemie
Doba řešení
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018