Funktionell omvandling av peroxygenas till peroxidas i DFSM-förenklad P450BM3-H 2 O 2 systemet. Kredit:Ma Nana
Enzymkatalys är en lovande grön lösning för att producera läkemedel, finkemikalier, och biobränslen. Dock, Att utforska deras katalytiska promiskuitet för att expandera och förbättra enzymernas kapacitet är fortfarande en utmaning.
En forskargrupp ledd av Dr. Cong Zhiqi från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) tillämpade en proteinteknikstrategi för att mutera redoxkänsliga rester som gör det möjligt för peroxygenassystemet att uppnå effektivt peroxidas aktivitet.
Studien publicerades i ACS-katalys den 28 juni.
I deras tidigare studie, forskarna rapporterade en unik H 2 O 2 -beroende cytokrom P450-system som drivs av en dubbelfunktionell liten molekyl (DFSM), som uppvisade mycket effektiv peroxygenasfunktion snarare än peroxidasaktivitet. "Dock, den katalytiska peroxidasfunktionaliteten hos P450s har ännu inte helt utforskats, " sa Dr. Cong.
För att utöka den katalytiska promiskuiteten hos den DFSM-underlättade P450-H 2 O 2 systemet, forskarna analyserade tre möjliga katalytiska vägar i systemet, och drog slutsatsen att den inneboende kompetitiva oxidationen av redoxkänsliga rester kan vara huvudskälet till att förhindra dess peroxidasfunktion.
De identifierade hotspots av redoxkänsliga rester, och använde sedan ett litet antal logiskt valda aminosyror för att utbyta resterna vid hotspots.
Efter att ha kombinerat flera omgångar iterativa mutationer av redoxkänsliga rester på olika platser, forskarna insåg peroxidasfunktionen hos den DFSM-förenklade P450-H 2 O 2 system med effektiv enelektronoxidationsaktivitet mot olika substrat. Detta system uppnådde den bästa peroxidasaktiviteten av någon P450 som hittills rapporterats, och konkurrerade med de flesta naturliga peroxidaser.
Den kollaborativa simuleringsstudien med Dr. WANG Binju från Xiamen University visade möjligheten för ursprunget till peroxidasaktivitet i den DFSM-underlättade P450BM3-H 2 O 2 system från antingen avlägsnandet av de redoxkänsliga resterna för att eliminera deras kompetitiva oxidationer eller förändringen av substratorienteringen efter proteinteknik.
"Studien ger nya insikter och strategier som är relevanta för att utöka den katalytiska promiskuiteten hos P450 genom att kombinera effekterna av proteinteknik och exogena molekyler, " sa Dr. Cong.
