La catalyse enzymatique est une solution verte prometteuse pour la production de produits pharmaceutiques, produits chimiques raffinés, produits chimiques en bon état, et les biocarburants. Cependant, explorer leur promiscuité catalytique pour étendre et améliorer les capacités des enzymes reste un défi.

Une équipe de recherche dirigée par le Dr Cong Zhiqi du Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a appliqué une stratégie d'ingénierie des protéines consistant à muter des résidus sensibles à l'oxydoréduction qui permet au système de peroxygénase d'obtenir une peroxydase efficace. activité.

L'étude a été publiée dans Catalyse ACS le 28 juin.

Dans leur étude précédente, les chercheurs ont signalé un H unique 2 O 2 -système dépendant du cytochrome P450 entraîné par une petite molécule à double fonction (DFSM), qui présentait une fonction peroxygénase hautement efficace plutôt qu'une activité peroxydase. "Toutefois, la fonctionnalité peroxydase catalytique des P450 n'a pas encore été complètement explorée, " a déclaré le Dr Cong.

Pour étendre la promiscuité catalytique du P450-H facilité par le DFSM 2 O 2 système, les chercheurs ont analysé trois voies catalytiques possibles dans le système, et en a déduit que l'oxydation compétitive intrinsèque des résidus sensibles à l'oxydoréduction peut être la principale raison pour empêcher sa fonction peroxydase.

Ils ont identifié des points chauds de résidus sensibles à l'oxydoréduction, puis utilisé un petit nombre d'acides aminés logiquement choisis pour échanger les résidus aux points chauds.

Après avoir combiné plusieurs mutations itératives de résidus sensibles à l'oxydoréduction à différents sites, les chercheurs ont réalisé la fonction peroxydase du P450-H facilité par le DFSM 2 O 2 système avec une activité d'oxydation efficace à un électron vers divers substrats. Ce système a atteint la meilleure activité peroxydase de tous les P450 rapportés à ce jour, et rivalisait avec la plupart des peroxydases naturelles.

L'étude de simulation collaborative avec le Dr WANG Binju de l'Université de Xiamen a montré la possibilité de l'origine de l'activité de la peroxydase dans le P450BM3-H facilité par le DFSM 2 O 2 système provenant soit de l'élimination des résidus sensibles à l'oxydoréduction pour éliminer leurs oxydations compétitives, soit de la modification de l'orientation du substrat après l'ingénierie des protéines.

"L'étude fournit de nouvelles perspectives et stratégies pertinentes pour étendre la promiscuité catalytique des P450 en combinant les effets de l'ingénierie des protéines et des molécules exogènes, " a déclaré le Dr Cong.