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Hydrolysis Mechanism of Multimodular Endoglucanases with Distinctive Domain Composition in the Saccharification of Cellulosic Substrates
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-08-29 , DOI: 10.1021/acs.biomac.4c00660 Fei Zheng 1, 2 , Junzhao Yang 1, 2 , Huiying Luo 3 , Qingyang Sun 1, 2 , Xinrui Zhang 1, 2 , Ruilin Li 1, 2 , Xiangwei He 1, 2 , Guozhu Zhao 1, 2
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-08-29 , DOI: 10.1021/acs.biomac.4c00660 Fei Zheng 1, 2 , Junzhao Yang 1, 2 , Huiying Luo 3 , Qingyang Sun 1, 2 , Xinrui Zhang 1, 2 , Ruilin Li 1, 2 , Xiangwei He 1, 2 , Guozhu Zhao 1, 2
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Two multimodular endoglucanases in glycoside hydrolase family 5, ReCel5 and ElCel5, share 73% identity and exhibit similar modular structures: family 1 carbohydrate-binding module (CBM1); catalytic domain; CBMX2; module of unknown function. However, they differed in their biochemical properties and catalytic performance. ReCel5 showed optimal activity at pH 4.0 and 70 °C, maintaining stability at 70 °C (>80% activity). Conversely, ElCel5 is optimal at pH 3.0 and 50 °C (>50% activity at 50 °C). ElCel5 excels in degrading CMC-Na (256 U/mg vs 53 U/mg of ReCel5). Five domain-truncated (TM1–TM5) and four domain-replaced (RM1–RM4) mutants of ReCel5 with the counterparts of ElCel5 were constructed, and their enzymatic properties were compared with those of the wild type. Only RM1, with ElCel5-CBM1, displayed enhanced thermostability and activity. The hydrolysis of pretreated corn stover was reduced in most TM and RM mutants. Molecular dynamics simulations revealed interdomain interactions within the multimodular endoglucanase, potentially affecting its structural stability and complex biological catalytic processes.
中文翻译：
具有独特结构域组成的多模块内切葡聚糖酶在纤维素底物糖化中的水解机制
糖苷水解酶家族 5 中的两种多模块内切葡聚糖酶 ReCel5 和 ElCel5 具有 73% 的同一性，并表现出相似的模块化结构：家族 1 碳水化合物结合模块 （CBM1）;催化结构域;CBMX2 的;function 未知的模块。然而，它们的生化性质和催化性能不同。再Cel5 在 pH 4.0 和 70 °C 下表现出最佳活性，在 70 °C 下保持稳定 （>80% 活性）。相反，ElCel5 在 pH 3.0 和 50 °C 时最佳（50 °C 时 >50% 活性）。艾尔Cel5 在降解 CMC-Na 方面表现出色（256 U/mg vs Re Cel5为 53 U/mg）。构建了 ReCel5 的 5 个结构域截短 （TM1–TM5） 和 4 个结构域替换 （RM1–RM4） 突变体与 ElCel5 的对应物，并将它们的酶学性质与野生型进行了比较。只有 RM1 与 ElCel5-CBM1 显示出增强的热稳定性和活性。在大多数 TM 和 RM 突变体中，预处理的玉米秸秆的水解减少。分子动力学模拟揭示了多模块内切葡聚糖酶内的域间相互作用，可能影响其结构稳定性和复杂的生物催化过程。
更新日期：2024-08-29
中文翻译：
具有独特结构域组成的多模块内切葡聚糖酶在纤维素底物糖化中的水解机制
糖苷水解酶家族 5 中的两种多模块内切葡聚糖酶 ReCel5 和 ElCel5 具有 73% 的同一性，并表现出相似的模块化结构：家族 1 碳水化合物结合模块 （CBM1）;催化结构域;CBMX2 的;function 未知的模块。然而，它们的生化性质和催化性能不同。再Cel5 在 pH 4.0 和 70 °C 下表现出最佳活性，在 70 °C 下保持稳定 （>80% 活性）。相反，ElCel5 在 pH 3.0 和 50 °C 时最佳（50 °C 时 >50% 活性）。艾尔Cel5 在降解 CMC-Na 方面表现出色（256 U/mg vs Re Cel5为 53 U/mg）。构建了 ReCel5 的 5 个结构域截短 （TM1–TM5） 和 4 个结构域替换 （RM1–RM4） 突变体与 ElCel5 的对应物，并将它们的酶学性质与野生型进行了比较。只有 RM1 与 ElCel5-CBM1 显示出增强的热稳定性和活性。在大多数 TM 和 RM 突变体中，预处理的玉米秸秆的水解减少。分子动力学模拟揭示了多模块内切葡聚糖酶内的域间相互作用，可能影响其结构稳定性和复杂的生物催化过程。
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