J 2023

Illuminating the mechanism and allosteric behavior of NanoLuc luciferase

NEMERGUT, Michal; Daniel PLUSKAL; Jana HORÁČKOVÁ; Tereza ŠUSTROVÁ; Jan TULIS et. al.

Základní údaje

Originální název

Illuminating the mechanism and allosteric behavior of NanoLuc luciferase

Autoři

NEMERGUT, Michal (703 Slovensko, domácí); Daniel PLUSKAL (203 Česká republika, domácí); Jana HORÁČKOVÁ (203 Česká republika, domácí); Tereza ŠUSTROVÁ (203 Česká republika, domácí); Jan TULIS (203 Česká republika, domácí); Tomáš BÁRTA (203 Česká republika, domácí); Racha BAATALLAH; Glwadys GAGNOT; Veronika NOVÁKOVÁ (203 Česká republika, domácí); Marika MAJEROVÁ (703 Slovensko, domácí); Karolina SEDLÁČKOVÁ (203 Česká republika, domácí); Sérgio Manuel MARQUES (620 Portugalsko, domácí); Martin TOUL (203 Česká republika, domácí); Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, domácí); Zbyněk PROKOP (203 Česká republika, domácí); David BEDNÁŘ (203 Česká republika, domácí); Yves L. JANIN a Martin MAREK (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Nature Communications, London, Nature Publishing Group, 2023, 2041-1723

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

URL

Kód RIV

RIV/00216224:14310/23:00133132

Organizace

Přírodovědecká fakulta – Masarykova univerzita – Repozitář

DOI

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-43403-y

UT WoS

001111154200005

EID Scopus

2-s2.0-85178172369

Klíčová slova anglicky

MOLECULAR-DYNAMICS SIMULATIONS; BIOLOGICAL MACROMOLECULES; CRYSTAL-STRUCTURE; BINDING PROTEIN; CDNA CLONING; BIOLUMINESCENCE; COELENTERAMIDE; INTEGRATION; PREDICTION; SUBSTRATE

Návaznosti

EF17_043/0009632, projekt VaV. GA22-09853S, projekt VaV. LM2018140, projekt VaV. LM2023069, projekt VaV. 101087124, interní kód Repo. 857560, interní kód Repo. CIISB II, velká výzkumná infrastruktura.
Změněno: 26. 2. 2025 00:50, RNDr. Daniel Jakubík

Anotace

V originále

NanoLuc, a superior beta-barrel fold luciferase, was engineered 10 years ago but the nature of its catalysis remains puzzling. Here experimental and computational techniques are combined, revealing that imidazopyrazinone luciferins bind to an intra-barrel catalytic site but also to an allosteric site shaped on the enzyme surface. Structurally, binding to the allosteric site prevents simultaneous binding to the catalytic site, and vice versa, through concerted conformational changes. We demonstrate that restructuration of the allosteric site can boost the luminescent reaction in the remote active site. Mechanistically, an intra-barrel arginine coordinates the imidazopyrazinone component of luciferin, which reacts with O2 via a radical charge-transfer mechanism, and then it also protonates the resulting excited amide product to form a light-emitting neutral species. Concomitantly, an aspartate, supported by two tyrosines, fine-tunes the blue color emitter to secure a high emission intensity. This information is critical to engineering the next-generation of ultrasensitive bioluminescent reporters.
Zobrazeno: 19. 7. 2025 15:03