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Arquitectura enzimática: autoensamblaje de piezas de enzima y sustrato de glicerol-3-fosfato deshidrogenasa en un catalizador robusto de transferencia de hidrógeno

  • 0Department of Chemistry, University at Buffalo, SUNY , Buffalo, New York 14260-3000, United States.
Journal of the American Chemical Society +

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30 de octubre de 2016

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30 de octubre de 2016

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Resumen

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Los investigadores crearon un catalizador funcional mediante el autoensamblaje de una glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (hlGPDH) mutada con cationes de guanidina y glucolaldehído. Este nuevo enfoque permite la reducción de glicolaldehído, lo que demuestra un nuevo método para la catálisis enzimática.

Área De La Ciencia

  • La bioquímica
  • Cinética de las enzimas
  • Ingeniería de proteínas

Sus Antecedentes

  • La glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (hlGPDH) cataliza la reducción del fosfato de dihidroxiacetona (DHAP, por sus siglas en inglés).
  • El residuo R269 y los fosfodianiones estabilizan el estado de transición en el hlGPDH de tipo salvaje.
  • Una mutación R269A en hlGPDH elimina la actividad y elimina la estabilización del estado de transición.

Objetivo Del Estudio

  • Investigar el autoensamblaje de un mutante de R269A hlGPDH con cationes de guanidina y glicolaldehído en un catalizador funcional.
  • Para determinar los parámetros cinéticos de este nuevo sistema catalítico autoensamblado.
  • Comparar la eficiencia catalítica y la estabilización del estado de transición del sistema autoensamblado con la enzima de tipo salvaje.

Principales Métodos

  • Mutagénesis dirigida al sitio para crear el mutante R269A hlGPDH.
  • Ensayos de cinética enzimática para medir las constantes de velocidad de reacción (kcat/KGA KGua KX).
  • Estudios espectroscópicos y de unión para analizar las interacciones enzima-sustrato y enzima-cofactor.

Principales Resultados

  • Autoensamblaje sin precedentes de R269A hlGPDH, dianiones (FPO3 ^ 2-, HPO3 ^ 2-, SO4 ^ 2), cationes de guanidina (Gua +) y glicolaldehído (GA) en un catalizador funcional.
  • Determinación de las constantes de velocidad de reacción de cuarto orden para la reducción de AG.
  • Demostrar que las interacciones electrostáticas se conservan entre el tipo salvaje y el sistema autoensamblado.
  • Cuantificación de la ventaja energética de la conexión entre el sustrato y el componente enzimático en el catalizador autoensamblado.

Conclusiones

  • El mutante R269A hlGPDH puede reconstituirse en una enzima funcional a través del autoensamblaje con moléculas pequeñas.
  • Esta estrategia de autoensamblaje proporciona una herramienta poderosa para el estudio de los mecanismos enzimáticos y la ingeniería de nuevas actividades catalíticas.
  • Los hallazgos ponen de relieve la importancia de las interacciones electrostáticas en la catálisis enzimática y el potencial para el diseño de catalizadores de novo.

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