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Dissecting and Engineering Allosteric Activation in a Biosynthetic Enzyme

Descrizione del progetto

Esplorazione dell’azione enzimatica

Gli enzimi sono i catalizzatori della natura, che riducono l’energia necessaria alle reazioni, rendendole possibili a ritmi fisiologicamente rilevanti e senza grande «sforzo». Ovviamente, proprio come gli enzimi regolano la velocità delle reazioni, l’attività degli enzimi deve essere regolata in modo che non siano sempre attivi o permanentemente inattivi. La regolazione allosterica, la regolazione di un enzima da parte di una molecola che si lega in un sito diverso da quello attivo dell’enzima, è comune in natura e ammirata dai biologi sintetici. Una migliore comprensione di questo meccanismo molecolare potrebbe rivelarsi importante in numerosi campi, da quello della chimica industriale a quello farmaceutico e della biotecnologia. Il progetto DEAllAct, finanziato dall’UE, sta studiando un sistema enzimatico naturale e la sua modulazione. Le intuizioni informeranno un modello, uno strumento di simulazione in grado di prevedere quali residui sono di fondamentale importanza per il legame del regolatore al suo enzima.

Obiettivo

"Allosteric regulation of enzyme catalysis is widespread in nature and presents challenges and opportunities in synthetic biology. The enzyme ATP-phosphoribosyltransferase (ATPPRT) catalyses the first step in histidine biosynthesis, and is subject to complex allosteric inhibition by histidine. The short form of the enzyme, HisGS, is found in complex with a regulatory protein, HisZ. Such regulatory protein has a dual function: it allosterically enhances catalysis by HisGS, and it binds histidine and therefore mediates allosteric inhibition. The scientific aim of ""DEAllAct"" is to explore the design of a computational framework by combining state-of-the-art EVB/MM computational simulations and biophysical experimental studies to discover specific mutations at the protein-protein interface between HisGS and HisZ, that directly impact the transmission mechanism of the allosteric regulation. The fellow, Marina Corbella will carry out the project in Uppsala University under the supervision of Prof. Lynn Kamerlin who has extensive experience in computational chemistry and enzyme evolution. The first goal of ""DEAllAct"" is to elucidate the molecular details of the catalytic process of HisGS in the absence/presence of the regulatory protein HisZ via molecular dynamics simulations. Based on the information extracted from these simulations, a novel simulation tool will be developed to predict residues of key importance for binding interactions between the enzyme and the regulatory protein. Finally, the fellow will undergo a secondment at the University of St Andrews to test the hypothesis experimentally by introducing gain-of-function mutations on HisGS at the protein-protein interface to mimic the allosteric activation. Altogether, ""DEAllAct"" will provide the fellow with a highly competitive multidisciplinary profile by complementing her previous acquired expertise, putting her in a strong position to initiate her career as an independent and innovative research leader."

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinatore

UPPSALA UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 203 852,16
Indirizzo
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Svezia
Regione
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 203 852,16