Síntesis de análogos de triptófano ramificado β utilizando una subunidad de ingeniería de triptófano sintasa

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y ingeniería enzimática
• Química sintética
• Ingeniería de proteínas

Sus antecedentes:

• La triptófano sintasa cataliza el paso final en la biosíntesis del triptófano.
• La vía natural para la producción de (2S,3S) -β-metiltriptófano (β-MeTrp) implica múltiples enzimas.
• La ingeniería enzimática ofrece potencial para nuevas rutas sintéticas.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar una subunidad de triptófano sintasa para una síntesis eficiente de β-MeTrp.
• Explorar el alcance del sustrato y los mecanismos de reacción de la enzima diseñada.
• Desarrollar una ruta biocatalítica simplificada para los derivados de β-MeTrp.

Principales métodos:

• Evolución dirigida de una subunidad de triptófano sintasa β de Pyrococcus furiosus.
• Síntesis biocatalítica utilizando la l-treonina como sustrato.
• Análisis estructurales y espectroscópicos para comprender el mecanismo de las enzimas.
• Exploración de las reacciones con análogos de indol y tiofenol.

Principales resultados:

• La enzima diseñada logró una mejora de actividad de más de 1000 veces para la síntesis de β-MeTrp.
• La l-treonina sustituye con éxito a la l-serina en la reacción de sustitución β.
• La estabilización del aminoacrilato electrófilo intermedio se correlacionó con el aumento de la actividad.
• Se ha demostrado la formación de enlaces diastereoselectivos C-C, C-N y C-S con varios sustratos.

Conclusiones:

• Se estableció un método biocatalítico de un solo paso para la síntesis de (2S,3S) -β-metiltriptófano.
• La sintetasa de triptófano de ingeniería proporciona una ruta simplificada y expandible a bloques de construcción valiosos.
• El biocatalizador diseñado amplía el alcance de las reacciones de formación de enlaces C-C, C-N y C-S.