Despertando la función de la carboxilasa dormida de las enzimas: ingeniería del potencial de unión natural de las...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Ingeniería de enzimas
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• El desarrollo de nuevas enzimas fijadoras de dióxido de carbono (CO2) es crucial para la biocatálisis.
• Las deshidrogenasas/reductasas de cadena media (MDR) poseen una función latente de carboxilasa.
• Las enzimas de fijación de CO2 existentes tienen un alcance y una aplicación limitados.

Objetivo del estudio:

• Identificar y diseñar nuevas enzimas fijadoras de CO2 de la superfamilia MDR.
• Mejorar la actividad de carboxilación de las enzimas existentes mediante un diseño racional.
• Desarrollar nuevos biocatalizadores para diversas aplicaciones en química y biotecnología.

Principales métodos:

• Análisis bioinformático para identificar las "funciones de la carboxilasa dormida" en los MDR.
• La ingeniería enzimática utiliza un diseño racional para mejorar las interacciones de CO2 y reducir la difusión de agua.
• Caracterización de los parámetros cinéticos y de unión al CO2 de las enzimas de ingeniería.

Principales resultados:

• Se ha identificado la actividad latente de la carboxilasa en la propionil-CoA sintasa y la acrilil-CoA reductasa.
• Se obtienen rendimientos de carboxilación de 3 ± 1% y 4,5 ± 0,9% en enzimas nativas.
• Las enzimas modificadas exhibieron una mayor unión y cinética de CO2, comparables a las carboxilasas naturales.

Conclusiones:

• Se estableció una nueva estrategia para el desarrollo de enzimas artificiales de fijación de CO2.
• Las carboxilasas diseñadas demuestran potencial para diversas aplicaciones biotecnológicas.
• Este trabajo proporciona información sobre los orígenes evolutivos de las carboxilasas naturales.