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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

A novel mechanism of beta-glucosidase stimulation through a monosaccharide binding-induced conformational change

Texto completo
Autor(es):
Correa, Thamy L. R. [1] ; Franco Cairo, Joao Paulo L. [2, 3] ; Cota, Junio [4] ; Damasio, Andre [2] ; Oliveira, Leandro C. [5] ; Squina, Fabio M. [3]
Número total de Autores: 6
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Brazilian Ctr Res Energy & Mat CNPEM, Brazilian Biorenewables Natl Lab LNBR, Campinas, SP - Brazil
[2] Univ Estadual Campinas, Inst Biol IB, Dept Biochem & Tissue Biol, UNICAMP, Campinas, SP - Brazil
[3] Univ Sorocaba UNISO, Programa Proc Tecnol & Ambientais, Cidade Univ, Rod Raposo Tavares, Km 92-5, BR-18023000 Sorocaba, SP - Brazil
[4] Univ Fed Minas Gerais UFMG, Inst Ciencias Agr ICA, Montes Claros, MG - Brazil
[5] Sao Paulo State Univ Unesp, Inst Biosci Humanities & Exact Sci, Dept Phys, Sao Jose Do Rio Preto, SP - Brazil
Número total de Afiliações: 5
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: International Journal of Biological Macromolecules; v. 166, p. 1188-1196, JAN 1 2021.
Citações Web of Science: 0
Resumo

It is urgent the transition from a fossil fuel-based economy to a sustainable bioeconomy based on bioconversion technologies using renewable plant biomass feedstocks to produce high chemicals, bioplastics, and biofuels. beta-Glucosidases are key enzymes responsible for degrading the plant cell wall polymers, as they cleave glucanbased oligo- and polysaccharides to generate glucose. Monosaccharide-tolerant or -stimulated beta-glucosidases have been reported in the past decade. Here, we describe a novel mechanism of beta-glucosidase stimulation by glucose and xylose. The glycoside hydrolase 1 family beta-glucosidase from Thermotoga petrophila (TpBgl1) displays a typical glucose stimulation mechanism based on an increased V-max and decreased K-m in response to glucose. Through molecular docking and dynamics analyses, we mapped putative monosaccharide binding regions (BRs) on the surface of TpBgl1. Our results indicate that after interaction with glucose or xylose at BR1 site, an adjacent loop region assumes an extended conformation, which increases the entrance to the TpBgl1 active site, improving product formation. Biochemical assays with TpBgl1 BR1 mutants, TpBgl1(D49A/Y410A) and TpBgl1(D49K/Y410H) resulted in decreasing and abolishing monosaccharide stimulation, respectively. These mutations also impaired the BR1 looping extension responsible for monosaccharide stimulation. This study provides a molecular basis for the rational design of beta-glucosidases for biotechnological applications. (C) 2020 Elsevier B.V. All rights reserved. (AU)

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