Las tasas de conversión impresionantemente altas de las enzimas naturales resultan en parte del aumento de la actividad catalítica de unas pocas cadenas laterales de aminoácidos seleccionadas a través de un posicionamiento preciso dentro de la cavidad de unión a proteínas. Los científicos ahora han demostrado que tal ajuste fino también es posible para el "diseñador"enzimas con aminoácidos catalíticos no naturales. En la revista Angewandte Chemie , informan que la "evolución" de laboratorio de una enzima de diseño con una cadena lateral de anilina condujo a variantes con una actividad significativamente mayor.
La velocidad y la selectividad con la que las enzimas en la naturaleza catalizan las conversiones son envidiables. Para impulsar catalíticamente las reacciones no naturales, los investigadores imitan las enzimas con la ayuda de marcos de proteínas realizadas por el diseño de proteínas asistido por computadora. La optimización adicional se logra mediante la repetición de un ciclo darwiniano:1 diversificación mediante mutación, 2 identificación de catalizadores mejorados y 3 amplificación de las variantes enzimáticas más eficientes.Esto permite la producción de enzimas de diseño con actividades muy altas.
Los investigadores dirigidos por Clemens Mayer y Gerard Roelfes en la Universidad de Groningen Países Bajos ahora han demostrado que este tipo de evolución dirigida también es un método para mejorar la eficiencia de una nueva clase de enzimas de diseño: enzimas que contienen un aminoácidoeso no es utilizado por la naturaleza.
Comenzando con una proteína de Lactococcus lactis , una bacteria utilizada en la producción de productos lácteos como el queso y el suero de leche, los investigadores sintetizaron una enzima de diseño que contiene un aminoácido con una cadena lateral de anilina abiótica aminofenilalanina. Al igual que la anilina libre, este aminoácido cataliza la reacción dealdehídos con hidrazinas o hidroxilaminas para producir hidrazonas u oximas, respectivamente.
Para aumentar la actividad de la enzima, los investigadores produjeron variantes enzimáticas con mutaciones en los aminoácidos cerca de la cadena lateral de la anilina. La detección de aproximadamente 400 mutantes produjo dos candidatos con mejor actividad, uno de los cuales fue sometido a una segunda ronda evolutiva.condujo al descubrimiento de mutaciones más beneficiosas. Para identificar los efectos sinérgicos, se combinaron múltiples mutaciones favorables para producir variantes adicionales. De esta manera, fue posible aumentar la tasa de conversión de la enzima en un factor de 90.
Los investigadores enfatizan que, similar a las enzimas naturales, "este aumento drástico se basa en el fortalecimiento de la actividad catalítica inherente de la cadena lateral de anilina. Tenemos la intención de utilizar este principio para incorporar catalizadores orgánicos adicionales como cadenas laterales en las enzimas, y usardirigió la evolución para convertirlos en enzimas de diseño altamente efectivas que puedan llevar a cabo de manera rápida y eficiente reacciones sintéticamente importantes que de otro modo solo funcionarían muy lentamente ".
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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