Aromatic clusters in protein-protein and protein-drug complexes

Aromatic rings are important residues for biological interactions and appear to a large extent as part of protein-drug and protein-protein interactions. They are relevant for both protein stability and molecular recognition processes due to their natural occurrence in aromatic aminoacids (Trp, Phe, Tyr and His) as well as in designed drugs since they are believed to contribute to optimizing both affinity and specificity of drug-like molecules. Despite the mentioned relevance, the impact of aromatic clusters on protein-protein and protein-drug complexes is still poorly characterized, especially in those that go beyond a dimer. In this work, we studied protein-drug and protein-protein complexes and systematically analyzed the presence and structure of their aromatic clusters. Our results show that aromatic clusters are highly prevalent in both protein-protein and protein-drug complexes, and suggest that protein-protein aromatic clusters have idealized interactions, probably because they were optimized by evolution, as compared to protein-drug clusters that were manually designed. Interestingly, the configuration, solvent accessibility and secondary structure of aromatic residues in protein-drug complexes shed light on the relation between these properties and compound affinity, allowing researchers to better design new molecules.Fil: Lanzarotti, Esteban Omar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

eSPC: An online data-analysis platform for molecular biophysics

All biological processes rely on the formation of protein–ligand, protein–peptide and protein–protein complexes. Studying the affinity, kinetics and thermodynamics of binding between these pairs is critical for understanding basic cellular mechanisms. Many different technologies have been designed for probing interactions between biomolecules, each based on measuring different signals (fluorescence, heat, thermophoresis, scattering and interference, among others). Evaluation of the data from binding experiments and their fitting is an essential step towards the quantification of binding affinities. Here, user-friendly online tools to analyze biophysical data from steady-state fluorescence spectroscopy, microscale thermophoresis and differential scanning fluorimetry experiments are presented. The modules of the data-analysis platform (https://spc.embl-hamburg.de/) contain classical thermodynamic models and clear user guidelines for the determination of equilibrium dissociation constants (Kd) and thermal unfolding parameters such as melting temperatures (Tm).Fil: Burastero, Osvaldo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Niebling, Stephan. Centre For Structural Systems Biology; Alemania. European Molecular Biology Laboratory Hamburg; AlemaniaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Centre For Structural Systems Biology; Alemania. European Molecular Biology Laboratory Hamburg; Alemania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Günther, Christian. Centre For Structural Systems Biology; Alemania. European Molecular Biology Laboratory Hamburg; AlemaniaFil: Struve, Angelica. Centre For Structural Systems Biology; Alemania. European Molecular Biology Laboratory Hamburg; AlemaniaFil: Garcia Alai, Maria M.. Centre For Structural Systems Biology; Alemania. European Molecular Biology Laboratory Hamburg; Alemani

Solvents to fragments to drugs: MD applications in drug design

Simulations of molecular dynamics (MD) are playing an increasingly important role in structure-based drug discovery (SBDD). Here we review the use of MD for proteins in aqueous solvation, organic/aqueous mixed solvents (MDmix) and with small ligands, to the classic SBDD problems: Binding mode and binding free energy predictions. The simulation of proteins in their condensed state reveals solvent structures and preferential interaction sites (hot spots) on the protein surface. The information provided by water and its cosolvents can be used very effectively to understand protein ligand recognition and to improve the predictive capability of well-established methods such as molecular docking. The application of MD simulations to the study of the association of proteins with drug-like compounds is currently only possible for specific cases, as it remains computationally very expensive and labor intensive. MDmix simulations on the other hand, can be used systematically to address some of the common tasks in SBDD. With the advent of new tools and faster computers we expect to see an increase in the application of mixed solvent MD simulations to a plethora of protein targets to identify new drug candidates.Fil: Defelipe, Lucas Alfredo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Arcon, Juan Pablo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Barril, Xavier. Institucio Catalana de Recerca I Estudis Avancats

Kinase Activation by Small Conformational Changes

Protein kinases (PKs) are allosteric enzymes that play an essential role in signal transduction by regulating a variety of key cellular processes. Most PKs suffer conformational rearrangements upon phosphorylation that strongly enhance the catalytic activity. Generally, it involves the movement of the phosphorylated loop toward the active site and the rotation of the whole C-terminal lobe. However, not all kinases undergo such a large configurational change: The MAPK extracellular signal-regulated protein kinases ERK1 and ERK2 achieve a 50»000 fold increase in kinase activity with only a small motion of the C-terminal region. In the present work, we used a combination of molecular simulation tools to characterize the conformational landscape of ERK2 in the active (phosphorylated) and inactive (unphosphorylated) states in solution in agreement with NMR experiments. We show that the chemical reaction barrier is strongly dependent on ATP conformation and that the "active" low-barrier configuration is subtly regulated by phosphorylation, which stabilizes a key salt bridge between the conserved Lys52 and Glu69 belonging to helix-C and promotes binding of a second Mg ion. Our study highlights that the on-off switch embedded in the kinase fold can be regulated by small, medium, and large conformational changes.Fil: Lopez, Elias Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Arcon, Juan Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ahn, Natalie G.. University of Colorado; Estados UnidosFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Conformational and Reaction Dynamic Coupling in Histidine Kinases: Insights from Hybrid QM/MM Simulations

Histidine kinases (HK) of bacterial two-component systems represent a hallmark of allosterism in proteins, being able to detect a signal through the sensor domain and transmit this information through the protein matrix to the kinase domain which, once active, autophosphorylates a specific histidine residue. Inactive-to-active transition results in a large conformational change that moves the kinase on top of the histidine. In the present work, we use several molecular simulation techniques (Molecular Dynamics, Hybrid QM/MM, and constant pH molecular dynamics) to study the activation and autophosphorylation reactions in L. plantarum WalK, a cis-acting HK. In agreement with previous results, we show that the chemical step requires tight coupling with the conformational step in order to maintain the histidine phosphoacceptor in the correct tautomeric state, with a reactive δ-nitrogen. During the conformational transition, the kinase domain is never released and walks along the HK helix axis, breaking and forming several conserved residue-based contacts. The phosphate transfer reaction is concerted in the transition state region and is catalyzed through the stabilization of the negative developing charge of transferring phosphate along the reaction.Fil: Olivieri, Federico Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Drusin, Salvador Iván. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Wetzler, Diana Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Cosolvent-Based Protein Pharmacophore for Ligand Enrichment in Virtual Screening

Virtual screening of large compound databases, looking for potential ligands of a target protein, is a major tool in computer-aided drug discovery. Throughout the years, different techniques such as similarity searching, pharmacophore matching, or molecular docking have been applied with the aim of finding hit compounds showing appreciable affinity. Molecular dynamics simulations in mixed solvents have been shown to identify hot spots relevant for protein-drug interaction, and implementations based on this knowledge were developed to improve pharmacophore matching of small molecules, binding free-energy estimations, and docking performance in terms of pose prediction. Here, we proved in a retrospective manner that cosolvent-derived pharmacophores from molecular dynamics (solvent sites) improve the performance of docking-based virtual screening campaigns. We applied a biased docking scheme based on solvent sites to nine relevant target proteins that have a set of known ligands or actives and compounds that are, presumably, nonbinders (decoys). Our results show improvement in virtual screening performance compared to traditional docking programs both at a global level, with up to 35% increase in areas under the receiver operating characteristic curve, and in early stages, with up to a 7-fold increase in enrichment factors at 1%. However, the improvement in pose prediction of actives was less profound. The presented application makes use of the AutoDock Bias method and is the only cosolvent-derived pharmacophore technique that employs its knowledge both in the ligand conformational search algorithm and the final affinity scoring for virtual screening purposes.Fil: Arcon, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lopez, Elias Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Barril, Xavier. Universidad de Barcelona; EspañaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Folding and Dynamics Are Strongly pH-Dependent in a Psychrophile Frataxin

Protein dynamics, folding, and thermodynamics represent a central aspect of biophysical chemistry. pH, temperature, and denaturant perturbations inform our understanding of diverse contributors to stability and rates. In this work, we performed a thermodynamic analysis using a combined experimental and computational approach to gain insights into the role of electrostatics in the folding reaction of a psychrophile frataxin variant from Psychromonas ingrahamii. This folding reaction is strongly modulated by pH with a single, narrow, and well-defined transition state with ∼80% compactness, ∼70% electrostatic interactions, and ∼60% hydration shell compared to the native state (αD = 0.82, αH = 0.67, and αδCp = 0.59). Our results are best explained by a two-proton/two-state model with very different pKa values of the native and denatured states (∼5.5 and ∼8.0, respectively). As a consequence, the stability strongly increases from pH 8.0 to 6.0 (|δδG°| = 5.2 kcal mol-1), mainly because of a decrease in the TδS°. Variation of δH° and δS° at pH below 7.0 is dominated by a change in δHf= and δSf=, while at pH above 7.0, it is governed by δHu= and δSu=. Molecular dynamics simulations showed that these pH modulations could be explained by the fluctuations of two regions, rich in electrostatic contacts, whose dynamics are pH-dependent and motions are strongly correlated. Results presented herein contribute to the understanding of the stability and dynamics of this frataxin variant, pointing to an intrinsic feature of the family topology to support different folding mechanisms.Fil: González Lebrero, Rodolfo M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Roitberg, Adrián. University of Florida; Estados UnidosFil: Batastini, Nicolás Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Noguera, Martín Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Santos, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; ArgentinaFil: Roman, Ernesto Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

AutoDock Bias: improving binding mode prediction and virtual screening using known protein–ligand interactions

Summary: The performance of docking calculations can be improved by tuning parameters for the system of interest, e.g. biasing the results towards the formation of relevant protein-ligand interactions, such as known ligand pharmacophore or interaction sites derived from cosolvent molecular dynamics. AutoDock Bias is a straightforward and easy to use script-based method that allows the introduction of different types of user-defined biases for fine-tuning AutoDock4 docking calculations. Availability and implementation: AutoDock Bias is distributed with MGLTools (since version 1.5.7), and freely available on the web at http://ccsb.scripps.edu/mgltools/ or http://autodockbias.wordpress.com. Supplementary information: Supplementary data are available at Bioinformatics online.Fil: Arcon, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Avendaño, Demian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lopez, Elias Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Ambrosio, Francesca Alessandra. The Scripps Research Institute; Estados UnidosFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Forli, Stefano. The Scripps Research Institute; Estados UnidosFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

FoldAffinity: Binding affinities from nDSF experiments

Differential scanning fluorimetry (DSF) using the inherent fluorescence of proteins (nDSF) is a popular technique to evaluate thermal protein stability in different conditions (e.g. buffer, pH). In many cases, ligand binding increases thermal stability of a protein and often this can be detected as a clear shift in nDSF experiments. Here, we evaluate binding affinity quantification based on thermal shifts. We present four protein systems with different binding affinity ligands, ranging from nM to high μM. Our study suggests that binding affinities determined by isothermal analysis are in better agreement with those from established biophysical techniques (ITC and MST) compared to apparent Kds obtained from melting temperatures. In addition, we describe a method to optionally fit the heat capacity change upon unfolding (Δ Cp) during the isothermal analysis. This publication includes the release of a web server for easy and accessible application of isothermal analysis to nDSF data.Fil: Niebling, Stephan. Centre for Structural Systems Biology; Alemania. European Molecular Biology Laboratory; AlemaniaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. European Molecular Biology Laboratory; AlemaniaFil: Bürgi, Jérôme. European Molecular Biology Laboratory; AlemaniaFil: Günther, Christian. European Molecular Biology Laboratory; AlemaniaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. European Molecular Biology Laboratory; AlemaniaFil: Sander, Simon. Universitat Hamburg; AlemaniaFil: Gattkowski, Ellen. Universitat Hamburg; AlemaniaFil: Anjanappa, Raghavendra. Universitat Bremen. School of Engineering and Science Jacobs; AlemaniaFil: Wilmanns, Matthias. European Molecular Biology Laboratory; Alemania. Universitat Hamburg; AlemaniaFil: Springer, Sebastian. Universitat Bremen. School of Engineering and Science Jacobs; AlemaniaFil: Tidow, Henning. Universitat Hamburg; AlemaniaFil: García Alai, María. European Molecular Biology Laboratory; Alemania. Centre for Structural Systems Biology; Alemani

Reverse Engineering of an Aspirin-Responsive Transcriptional Regulator in Escherichia coli

Bacterial transcription factors (TFs) are key devices for the engineering of complex circuits in many biotechnological applications, yet there are few well-characterized inducer-responsive TFs that could be used in the context of an animal or human host. We have deciphered the inducer recognition mechanism of two AraC/XylS regulators from Pseudomonas putida (BenR and XylS) for creating a novel expression system responsive to acetyl salicylate (i.e., aspirin). Using protein homology modeling and molecular docking with the cognate inducer benzoate and a suite of chemical analogues, we identified the conserved binding pocket of BenR and XylS. By means of site-directed mutagenesis, we identified a single amino acid position required for efficient inducer recognition and transcriptional activation. Whereas this modification in BenR abolishes protein activity, in XylS, it increases the response to several inducers, including acetyl salicylic acid, to levels close to those achieved by the canonical inducer. Moreover, by constructing chimeric proteins with swapped N-terminal domains, we created novel regulators with mixed promoter and inducer recognition profiles. As a result, a collection of engineered TFs was generated with an enhanced response to benzoate, 3-methylbenzoate, 2-methylbenzoate, 4-methylbenzoate, salicylic acid, aspirin, and acetylsalicylic acid molecules for eliciting gene expression in E. coli.Fil: Monteiro, Lummy Maria Oliveira. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Arruda, Leticia Magalhães. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Sanches Medeiros, Ananda. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Martins Santana, Leonardo. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Alves, Luana de Fátima. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Guazzaroni, Mara Eugenia. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: de Lorenzo, Victor. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Centro Nacional de Biotecnología; EspañaFil: Silva Rocha, Rafael. Universidade de Sao Paulo; Brasi