Varredura mutacional abrangente de uma quinase in vivo revela paisagens de aptidão dependentes do substrato

A varredura mutacional profunda emergiu como uma ferramenta promissora para mapear as relações sequência-atividade em proteínas, ácido ribonucleico e ácido desoxirribonucleico. Nesta abordagem, variantes diversas de uma sequência de interesse são primeiro classificadas de acordo com suas atividades em um ensaio relevante, e essa classificação é então usada para inferir a forma da paisagem de aptidão em torno da sequência selvagem. Pouco se sabe atualmente, no entanto, sobre o grau em que tais paisagens de aptidão dependem das condições específicas do ensaio a partir do qual são inferidas. Para explorar essa questão, realizamos uma varredura mutacional abrangente de substituição única da APH(3')II, uma quinase derivada do transposon Tn5 que confere resistência a antibióticos aminoglicosídeos, em Escherichia coli sob seleção com cada um dos seis antibióticos estruturalmente diversos em uma variedade de concentrações inibitórias. Descobrimos que as paisagens locais de aptidão resultantes mostraram dependência significativa tanto da estrutura quanto da concentração do antibiótico, e que essa dependência pode ser explorada para guiar o design de proteínas. Especificamente, constatamos que a análise diferencial das paisagens de aptidão nos permitiu gerar variantes sintéticas de APH(3')II com especificidades de substrato ortogonais.