Una fotoenzima diseñada para las cicloadiciones enantioselectivas [2+2]

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y Química Sintética
• Ingeniería de proteínas y biotecnología

Sus antecedentes:

• La expansión del código genético permite la introducción de aminoácidos no canónicos para nuevas funciones de proteínas.
• La catálisis por transferencia de energía triplet (EnT) es una poderosa herramienta sintética actualmente no accesible a través de la biocatálisis.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una fotoenzima capaz de la catálisis de la transferencia de energía triplet (EnT).
• Diseñar un fotocatalizador eficiente y enantioselectivo utilizando andamios de proteínas.

Principales métodos:

• Utilizó la expansión del código genético para instalar un fotosensibilizador en un nuevo Diels-Alderase (DA_20_00).
• Empleó una plataforma de evolución dirigida para optimizar la fotoenzima para mejorar la actividad catalítica y la selectividad.
• Determinación de la estructura cristalina de rayos X del complejo de fotoenzimas y productos.

Principales resultados:

• Se ha creado una fotoenzima (EnT1.0) para las cicloadiciones [2+2] a través de la catálisis de EnT.
• Se ha desarrollado una variante evolucionada (EnT1.3) que alcanza un exceso enantiomérico (e.g. para varias adiciones ciclónicas.
• Demostrado > 300 volúmenes, estabilidad aeróbica y funcionamiento a temperatura ambiente, superando el rendimiento de los catalizadores de moléculas pequeñas.
• El análisis estructural reveló interacciones sinérgicas dentro del sitio activo de la proteína.

Conclusiones:

• Estableció un marco para la creación de una nueva generación de fotocatalizadores enantioselectivos basados en proteínas de ingeniería.
• Abrió nuevas posibilidades para la química del estado excitado dentro de los sitios activos de la proteína.
• Demostró el potencial de las fotoenzimas para desafiar las transformaciones sintéticas.