Here, we characterize the role of a π-helix in the molecular mechanisms underlying thermoadaptation in the glycoside hydrolase family 4 (GH4). The interspersed π-helix present in a subgroup is evolutionarily related to a conserved α-helix in other orthologs by a single residue insertion/deletion event. The insertional residue, Phe407, in a hyperthermophilic α-glucuronidase, makes specific interactions across the inter-subunit interface. In order to establish the sequence-structure-stability implications of the π-helix, the wild-type and the deletion variant (Δ407) were characterized. The variant showed a significant lowering of melting temperature and optimum temperature for the highest activity. Crystal structures of the proteins show a transformation of the π-helix to a continuous α-helix in the variant, identical to that in orthologs lacking this insertion. Thermodynamic parameters were determined from stability curves representing the temperature dependence of unfolding free energy. Though the proteins display maximum stabilities at similar temperatures, a higher melting temperature in the wild-type is achieved by a combination of higher enthalpy and lower heat capacity of unfolding. Comparisons of the structural changes, and the activity and thermodynamic profiles allow us to infer that specific non-covalent interactions, and the existence of residual structure in the unfolded state, are crucial determinants of its thermostability. These features permit the enzyme to balance the preservation of structure at a higher temperature with the thermodynamic stability required for optimum catalysis.

在这里，我们表征了在糖苷水解酶家族4（GH4）中热适应的分子机制中π螺旋的作用。一个亚基中散布的π螺旋通过单个残基插入/缺失事件与其他直系同源物中的保守α螺旋进化相关。嗜热性α-葡萄糖醛酸酶中的插入残基Phe407跨亚基间界面进行特定的相互作用。为了确定π螺旋的序列结构稳定性，对野生型和缺失变体（Δ407）进行了表征。该变体显示出熔融温度的显着降低和最高活性的最佳温度。蛋白质的晶体结构在变体中显示出π螺旋向连续α螺旋的转化，与缺少此插入词的直系同源词相同。由代表展开自由能的温度依赖性的稳定性曲线确定热力学参数。尽管蛋白质在相似的温度下显示出最大的稳定性，但通过将较高的焓和较低的解链热容量结合起来，可以实现野生型较高的融解温度。通过比较结构变化，活性和热力学曲线，我们可以推断出特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在高温下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。由代表展开自由能的温度依赖性的稳定性曲线确定热力学参数。尽管蛋白质在相似的温度下显示出最大的稳定性，但通过将更高的焓和更低的解折叠热容量结合起来，可实现更高的野生型解链温度。通过比较结构变化，活性和热力学曲线，我们可以推断出特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在高温下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。由代表展开自由能的温度依赖性的稳定性曲线确定热力学参数。尽管蛋白质在相似的温度下显示出最大的稳定性，但通过将更高的焓和更低的解折叠热容量结合起来，可实现更高的野生型解链温度。通过比较结构变化，活性和热力学曲线，我们可以推断出特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在高温下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。尽管蛋白质在相似的温度下显示出最大的稳定性，但通过将更高的焓和更低的解折叠热容量结合起来，可实现更高的野生型解链温度。通过比较结构变化，活性和热力学曲线，我们可以推断出特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在较高温度下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。尽管蛋白质在相似的温度下显示出最大的稳定性，但通过将更高的焓和更低的解折叠热容量结合起来，可实现更高的野生型解链温度。通过比较结构变化，活性和热力学曲线，我们可以推断出特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在高温下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。活性和热力学曲线使我们可以推断特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在高温下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。活性和热力学曲线使我们可以推断特定的非共价相互作用以及未折叠状态下残留结构的存在是其热稳定性的关键决定因素。这些特征使酶能够在较高温度下保持结构与最佳催化所需的热力学稳定性之间达到平衡。