Les monooxygénases du cytochrome P450 sont largement impliquées dans la synthèse et le métabolisme des substances endogènes et exogènes dans les organismes vivants. L'efficacité catalytique de la monooxygénase du cytochrome P450 repose sur la coenzyme NAD(P)H et les protéines chaperons réductrices.
La stratégie basée sur les petites molécules à double fonction (DFSM) peut transformer la monooxygénase P450 en peroxygénase, ce qui évite d'utiliser la coenzyme coûteuse et de compliquer les protéines chaperons. Cependant, un excès de DFSM est nécessaire en raison de leur faible affinité de liaison pour le P450, limitant son application pratique.
Pour résoudre ce problème, des chercheurs de l'Institut de Qingdao de bioénergie et de technologie des bioprocédés (QIBEBT) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont développé un module de type cofacteur proximal structurellement modifiable pour construire une peroxygénase artificielle à double centre.
L'étude a été publiée dans Angewandte Chemie International Edition le 27 octobre.
Les chercheurs ont construit une peroxygénase artificielle à double centre en ancrant un cofacteur organique modifiable à la position proximale du centre hème de P450BM3 en tant que centre co-catalytique. La structure cocristalline de P450BM3 en complexe avec le nouveau cofacteur artificiel a clairement révélé un état précatalytique dans lequel le cofacteur participait à H2 O2 activation, facilitant ainsi l'activité peroxygénase.
Comparés aux DFSM précédents, les nouveaux cofacteurs artificiels pourraient former davantage de liaisons hydrogène et d'interactions hydrophobes avec l'enzyme, ce qui suggère une affinité de liaison beaucoup plus élevée. De plus, les constantes de dissociation (Kd) de nouveaux cofacteurs ont été déterminées avec précision grâce à des titrages. Les valeurs Kd de certains cofacteurs artificiels ont été augmentées de trois ordres de grandeur et comparables à l'efficacité de liaison des cofacteurs enzymatiques naturels.
Les mesures de l'activité enzymatique ont montré que même avec l'ajout d'une petite quantité seulement de nouveaux cofacteurs artificiels (deux fois la quantité d'enzyme), le système présentait toujours une activité catalytique élevée pour les réactions typiques d'oxydation de l'enzyme P450 telles que l'époxydation des oléfines, l'hydroxylation des carbones sp3 et oxydation du thioéther.
De plus, les chercheurs ont découvert que différents groupes catalytiques, tels que les groupes imidazole, pyridine ou amine, avaient une activité catalytique et une sélectivité divergentes pour les substrats. Par conséquent, différents types de nouveaux cofacteurs seraient sélectionnés en fonction des propriétés des substrats afin d'obtenir un effet catalytique optimal dans les applications futures.
Plus d'informations : Xiangquan Qin et al, Photo de couverture :Ancrage d'un module de type cofacteur proximal structurellement modifiable pour construire une peroxygénase artificielle à double centre, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI :10.1002/anie.202315458
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
