AbstractThe promiscuous functions o

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) 2:

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.