Automated Design of Efficient and Functionally Diverse Enzyme Repertoires.
Automated Design of Efficient and Functionally Diverse Enzyme Repertoires.
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DOI：
10.1016/j.molcel.2018.08.033
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发表时间：
2018-10-04
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Fleishman SJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Khersonsky O;Lipsh R;Avizemer Z;Ashani Y;Goldsmith M;Leader H;Dym O;Rogotner S;Trudeau DL;Prilusky J;Amengual-Rigo P;Guallar V;Tawfik DS;Fleishman SJ
酶活性的实质性改善需要在活性位点中空间上邻近的位置处的多个突变。然而，这样的突变，往往表现出不可预测的上位性（非加性）的影响活动。在这里，我们描述了FuncLib -一种自动化的方法，用于设计多点突变的酶活性位点，使用系统发育分析和Rosetta设计计算。我们将FuncLib应用于两种不相关的酶，磷酸三酯酶和乙酰辅酶A合成酶。所有设计都是活性的，并且大多数显示出与野生型和彼此显著不同的活性谱。几十个只有3-6个活性位点突变的设计在一系列替代底物上表现出10- 4000倍的效率，包括有毒有机磷酸神经毒剂梭曼和环沙林的水解以及丁酰辅酶A的合成。FuncLib作为网络服务器（http：//www.example.com）实现;它避免了迭代的高通量筛选，并为设计高效和多样化的催化库开辟了道路。FuncLib.weizmann.ac.il
Substantial improvements in enzyme activity demand multiple mutations at spatially proximal positions in the active site. Such mutations, however, often exhibit unpredictable epistatic (non-additive) effects on activity. Here, we describe FuncLib - an automated method for designing multipoint mutations at enzyme active sites using phylogenetic analysis and Rosetta design calculations. We applied FuncLib to two unrelated enzymes, a phosphotriesterase and an acetyl-CoA synthetase. All designs were active and most showed activity profiles that significantly differed from the wild type and from one another. Several dozen designs with only 3-6 active-site mutations exhibited 10-4,000-fold higher efficiencies with a range of alternative substrates, including the hydrolysis of the toxic organophosphate nerve agents soman and cyclosarin and the synthesis of butyryl-CoA. FuncLib is implemented as a web-server (http://FuncLib.weizmann.ac.il); it circumvents iterative, high-throughput screens and opens the way to design highly efficient and diverse catalytic repertoires.
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影响因子：
2.4
作者：
Goldsmith, Moshe;Aggarwal, Nidhi;Tawfik, Dan S.
通讯作者：
Tawfik, Dan S.
影响因子：
3.2
作者：
Khersonsky, O;Tawfik, DS
通讯作者：
Tawfik, DS
DOI：
10.1107/s0907444905036693
发表时间：
2006-01-01
影响因子：
2.2
作者：
Evans, P
通讯作者：
Evans, P
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
DOI：
10.1073/pnas.0901522106
发表时间：
2009-06-16
影响因子：
11.1
作者：
Bloom, Jesse D.;Arnold, Frances H.
通讯作者：
Arnold, Frances H.