酶超家族成员专门从事不同的反应,但经常对彼此的反应表现出催化性混杂,这与催化性混杂是新酶进化的重要推动力相一致。为了了解催化混杂和其他因素如何影响整个超家族的进化,我们转向研究充分的碱性
磷酸酶(AP)超家族,比较了其三个成员,两个进化上不同的
磷酸酶和
磷酸二酯酶。我们突变了可区分的活性位点残基,以产生具有共同的Zn2 +双
金属核心但序列相似性和辅助结构域不同的酶。然后,我们用一系列底物测试了这些修剪的酶的催化能力。每种酶对
磷酸酯单酯和二酯
水解的速率均提高约1011倍,这表明Zn2 +双
金属核是有效的单/二
酯酶通才,并且双
金属核没有经过进化调整以偏爱它们的同源反应。相反,我们修剪的酶是无效的
硫酸酯酶,这种有限的混杂性可能为建立包含所有已知的AP超家族
硫酸酯酶的独特的单
金属离子分支提供了动力。最后,尽管AP超家族中不存在此类酶,但我们修剪的酶仍显示107-108倍
磷酸三
酯酶的速率提高。我们推测参