Una metalenzima artificial con la cinética de las enzimas nativas

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y catálisis química
• Ingeniería de enzimas
• Química organometálica

Sus antecedentes:

• Las enzimas naturales exhiben una alta actividad y selectividad debido a los sitios activos evolucionados.
• Las metalenzimas artificiales son prometedoras para las transformaciones abiológicas, pero tienen una actividad baja en comparación con las enzimas naturales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una metalloenzima artificial reconstituida con parámetros cinéticos comparables a las enzimas naturales.
• Mejorar la actividad catalítica y la selectividad de las metalenzimas artificiales para las reacciones abiológicas.

Principales métodos:

• Reconstitución de la enzima P450 CYP119 con un sitio activo de porfirina de iridio.
• Catalización de las inserciones de carbenos en enlaces C-H utilizando la metalloenzima modificada.

Principales resultados:

• La metalloenzima artificial que contiene iridio alcanzó una alta enantioselectividad (hasta el 98% ee).
• Se ha demostrado una eficiencia catalítica significativa con 35.000 volúmenes de ventas y una frecuencia de ventas de 2550 horas-1.
• Catalizó con éxito las inserciones de carbenos intramoleculares e intermoleculares en enlaces C-H no activados.

Conclusiones:

• La metalloenzima artificial diseñada cierra la brecha de actividad entre los sistemas naturales y artificiales.
• Este trabajo facilita la integración de la catálisis química y la biocatálisis para nuevas reacciones abiológicas.
• Se han logrado enzimas metalógenas altamente activas, selectivas y productivas para transformaciones químicas desafiantes.