Ancestral Protein Reconstruction Yi

Ancestral Protein Reconstruction Yields Insights into Adaptive Evolution of Binding Specificity in Solute-Binding Proteins.
Clifton BE1, Jackson CJ2.

Abstract
The promiscuous functions of proteins are an important reservoir of functional novelty in protein evolution, but the molecular basis for binding promiscuity remains elusive. We used ancestral protein reconstruction to experimentally characterize evolutionary intermediates in the functional expansion of the polar amino acid-binding protein family, which has evolved to bind a variety of amino acids with high affinity and specificity. High-resolution crystal structures of an ancestral arginine-binding protein in complex with l-arginine and l-glutamine show that the promiscuous binding of l-glutamine is enabled by multi-scale conformational plasticity, water-mediated interactions, and selection of an alternative conformational substate productive for l-glutamine binding. Evolution of specialized glutamine-binding proteins from this ancestral protein was achieved by displacement of water molecules from the protein-ligand interface, reducing the entropic penalty associated with the promiscuous interaction. These results provide a structural and thermodynamic basis for the co-option of a promiscuous interaction in the evolution of binding specificity.

Results (Indonesian) 1:

Protein leluhur rekonstruksi menghasilkan wawasan adaptif evolusi mengikat kekhususan mengikat zat terlarut protein.Clifton BE1, Jackson CJ2.AbstrakFungsi promiscuous protein yang reservoir fungsional kebaruan dalam evolusi protein penting, tapi dasar molekul untuk mengikat persetubuhan masih sulit dipahami. Kami menggunakan protein leluhur rekonstruksi untuk eksperimental mencirikan evolusi intermediat dalam ekspansi fungsional kutub mengikat asam amino protein Keluarga, yang telah berkembang untuk mengikat berbagai asam amino dengan afinitas tinggi dan kekhususan. Struktur kristal resolusi tinggi protein arginin mengikat leluhur dalam kompleks dengan l-arginin dan l-glutamine yang menunjukkan bahwa pengikatan promiscuous l-glutamine yang diaktifkan oleh skala multi konformasi plastisitas, air-dimediasi interaksi dan pilihan alternatif substate konformasi produktif untuk l-glutamine yang mengikat. Evolusi protein glutamin mengikat khusus dari protein leluhur ini dicapai dengan perpindahan molekul air dari antarmuka protein-ligan, mengurangi hukuman entropic terkait dengan interaksi promiscuous. Hasil ini memberikan dasar struktural dan termodinamika opsi Co interaksi yang promiscuous dalam evolusi mengikat kekhususan.

Results (Indonesian) 2:

Leluhur Protein Rekonstruksi Imbal Hasil Wawasan Adaptive Evolusi Binding Kekhususan di terlarut-Binding Protein.
Clifton BE1, Jackson CJ2. Abstrak Fungsi promiscuous protein merupakan reservoir yang penting dari kebaruan fungsional dalam evolusi protein, tapi dasar molekuler untuk pergaulan mengikat tetap sulit dipahami. Kami menggunakan rekonstruksi protein leluhur untuk eksperimental ciri intermediet evolusioner dalam perluasan fungsional dari keluarga protein amino acid mengikat kutub, yang telah berevolusi untuk mengikat berbagai asam amino dengan afinitas tinggi dan spesifisitas. Struktur kristal resolusi tinggi dari protein arginin mengikat leluhur di kompleks dengan l-arginin dan l-glutamine menunjukkan bahwa mengikat promiscuous dari l-glutamine diaktifkan oleh plastisitas konformasi multi-skala, interaksi air-dimediasi, dan pemilihan alternatif konformasi substate produktif untuk l-glutamine mengikat. Evolusi khusus protein glutamin-mengikat dari protein leluhur ini dicapai dengan perpindahan molekul air dari antarmuka protein-ligan, mengurangi hukuman entropis terkait dengan interaksi promiscuous. Hasil ini memberikan dasar struktural dan termodinamika untuk kooptasi dari interaksi promiscuous dalam evolusi spesifisitas yang mengikat.