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How enzyme functions evolve: genetic, structural, and kinetic perspectives
Indexado
WoS WOS:001464501200001
Scopus SCOPUS_ID:105002349940
DOI 10.1007/S12551-025-01314-W
Año 2025
Tipo revisión

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Understanding the emergence or loss of enzyme functions comprises several approaches, such as genetic, structural, and kinetic studies. Promiscuous enzyme activities have been proposed as starting points for the emergence of novel enzyme functions, for example, through genetic models such as neofunctionalization and subfunctionalization. In both cases, neutral evolution would fix gene redundancy, critical in relaxing functional constraints and allowing specific mutations to drive innovation. The evolution of enzyme activities has a structural basis, with genetic mutations modifying the active site architecture, conformational dynamics, or interaction networks, which leads to the creation, enhancement, or restriction of enzyme functions where epistatic interactions are crucial. These structural changes impact the described kinetic mechanisms like ground-state stabilization (affinity), transition-state stabilization (catalysis), or a combination of both. Case studies across diverse enzyme families illustrate these principles, emphasizing the interplay between genetic, structural, and kinetic approaches. Finally, we discuss the importance of understanding evolutionary mechanisms and their impact on protein engineering and drug design for biomedical and industrial applications. However, these studies highlight that further experimental evolutionary data collection is necessary to enable the training of advanced machine learning models for use in biotechnological applications.

Revista



Revista ISSN
Biophysical Reviews 1867-2450

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Disciplinas de Investigación



WOS
Biophysics
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Fuentes-Ugarte, Nicolas - Universidad de Chile - Chile
2 Pereira-Silva, Martin - Universidad de Chile - Chile
3 Cortes-Rubilar, Isaac - Universidad de Chile - Chile
4 Vallejos-Baccelliere, Gabriel Hombre Universidad de Chile - Chile
5 GUIXE-LEGUIA, VICTORIA CRISTINA Mujer Universidad de Chile - Chile
6 CASTRO-FERNANDEZ, VICTOR HUGO Hombre Universidad de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
Agencia Nacional de Investigacin y Desarrollo, Chile

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Agradecimientos



Agradecimiento
We want to thank LAFeBS for fostering the biophysics community in Latin America.
This study received funding from the Agencia Nacional de Investigaci\u00F3n y Desarrollo (ANID)\u2014Chile. FONDECYT Grant 1221667 (VCF) and Grant 1231263 (VGL). NFU received funding from the National Doctoral Scholarship 21221449 awarded by ANID.

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