The evolutionary advantage of an aromatic clamp in plant family 3 glycoside exo-hydrolases
Luang, Sukanya (University of Adelaide)
Fernández-Luengo Flores, Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Nin-Hill, Alba (Universitat de Barcelona. Departament de Química Inorgànica i Orgànica)
Streltsov, Victor A. (University of Melbourne. The Florey Institute)
Schwerdt, Julian G. (University of Adelaide)
Alonso-Gil, Santiago (Universitat de Barcelona. Departament de Química Inorgànica i Orgànica)
Ketudat Cairns, James R. (Suranaree University of Technology. School of Chemistry)
Pradeau, Stéphanie (Université Grenoble Alpes. Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales)
Fort, Sebastien (Université Grenoble Alpes. Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales)
Maréchal, Jean-Didier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Masgrau, Laura (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Rovira, Carme (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats)
Hrmova, Maria (Huaiyin Normal University)

Fecha:	2022
Resumen:	In the barley β-D-glucan glucohydrolase, a glycoside hydrolase family 3 (GH3) enzyme, the Trp286/Trp434 clamp ensures β-D-glucosides binding, which is fundamental for substrate hydrolysis during plant growth and development. We employ mutagenesis, high-resolution X-ray crystallography, and multi-scale molecular modelling methods to examine the binding and conformational behaviour of isomeric β-D-glucosides during substrate-product assisted processive catalysis that operates in GH3 hydrolases. Enzyme kinetics reveals that the W434H mutant retains broad specificity, while W434A behaves as a strict (1,3)-β-D-glucosidase. Investigations of reactant movements on the nanoscale reveal that processivity is sensitive to mutation-specific alterations of the tryptophan clamp. While wild-type and W434H utilise a lateral cavity for glucose displacement and sliding of (1,3)-linked hydrolytic products through the catalytic site without dissociation, consistent with their high hydrolytic rates, W434A does not adopt processive catalysis. Phylogenomic analyses of GH3 hydrolases disclose the evolutionary advantage of the tryptophan clamp that confers broad specificity, high catalytic efficiency, and processivity.
Ayudas:	Agencia Estatal de Investigación PID2020-118893GB-I00 Agencia Estatal de Investigación MDM-2017-0767 European Commission 951231 Ministerio de Economía y Competitividad BES-2012-051782 Agencia Estatal de Investigación PRE2019-088412 Agencia Estatal de Investigación PID-2020-116861GB-I00 Agencia Estatal de Investigación PGC2018-098592-B-I00
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	Enzyme mechanisms ; X-ray crystallography ; Molecular evolution ; Glycosides ; Molecular biophysics
Publicado en:	Nature communications, Vol. 13 (September 2022) , art. 5577, ISSN 2041-1723

DOI: 10.1038/s41467-022-33180-5
PMID: 36151080

19 p, 5.7 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ciencias de la salud y biociencias > Instituto de Biotecnología y de Biomedicina (IBB)
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados