Adaptations for Pressure and Temperature in Dihydrofolate Reductases.
Adaptations for Pressure and Temperature in Dihydrofolate Reductases.
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DOI：
10.3390/microorganisms9081706
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发表时间：
2021-08-11
期刊：
影响因子：
4.5
通讯作者：
Ichiye T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Penhallurick RW;Durnal MD;Harold A;Ichiye T
生活在极端条件下的极端微生物的酶通常经过适应，以便它们在这些条件下发挥作用，尽管对极端温度和压力的适应可能很难解开。先前的研究表明大肠杆菌二氢叶酸还原酶（DHFR）中的Asp 27突变为Moritella profunda（Mp）中的Glu 27。DHFR在较高压力下增强活动，尽管这可能是对寒冷的适应。有趣的是，MpDHFR在~70 MPa下展开，而Moritella yayanosii（My）在对应于~110 MPa的深度分离，表明MyDHFR可能适应更高的压力。在这里，这些适应检查使用分子动力学模拟的DHFR从不同的微生物的背景下，不仅实验研究的活性和稳定性的蛋白质，但也微生物的进化历史。结果表明MyDHFR的Tyr 103可能是对高压的适应，因为MpDHFR的螺旋F中的Cys 103与Ile 99形成螺旋内氢键，而MyDHFR的螺旋F中的Tyr 103与螺旋E中的Leu 78形成氢键。这表明MyDHFR中螺旋F和E之间的氢键可能会防止在较高压力下的扭曲。
Enzymes from extremophilic microbes that live in extreme conditions are generally adapted so that they function under those conditions, although adaptations for extreme temperatures and pressures can be difficult to unravel. Previous studies have shown mutation of Asp27 in Escherichia coli dihydrofolate reductase (DHFR) to Glu27 in Moritella profunda (Mp). DHFR enhances activity at higher pressures, although this may be an adaptation for cold. Interestingly, MpDHFR unfolds at ~70 MPa, while Moritella yayanosii (My) was isolated at depths corresponding to ~110 MPa, indicating that MyDHFR might be adapted for higher pressures. Here, these adaptations are examined using molecular dynamics simulations of DHFR from different microbes in the context of not only experimental studies of activity and stability of the protein but also the evolutionary history of the microbe. Results suggest Tyr103 of MyDHFR may be an adaptation for high pressure since Cys103 in helix F of MpDHFR forms an intra-helix hydrogen bond with Ile99 while Tyr103 in helix F of MyDHFR forms a hydrogen bond with Leu78 in helix E. This suggests the hydrogen bond between helices F and E in MyDHFR might prevent distortion at higher pressures.
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DOI：
10.1016/j.bbapap.2009.08.025
发表时间：
2010-01-01
影响因子：
3.2
作者：
Filabozzi, A.;Deriu, A.;Di Venere, A.
通讯作者：
Di Venere, A.
影响因子：
4.4
作者：
Horn, HW;Swope, WC;Head-Gordon, T
通讯作者：
Head-Gordon, T
影响因子：
5.5
作者：
Best, Robert B.;Zhu, Xiao;Shim, Jihyun;Lopes, Pedro E. M.;Mittal, Jeetain;Feig, Michael;MacKerell, Alexander D., Jr.
通讯作者：
MacKerell, Alexander D., Jr.
影响因子：
4.4
作者：
DeLong, EF;Franks, DG;Yayanos, AA
通讯作者：
Yayanos, AA
影响因子：
4.3
作者：
Eastman P;Swails J;Chodera JD;McGibbon RT;Zhao Y;Beauchamp KA;Wang LP;Simmonett AC;Harrigan MP;Stern CD;Wiewiora RP;Brooks BR;Pande VS
通讯作者：
Pande VS