Repertorio de peroxigenasas diseñadas por computación para las reacciones de oxigenación C-H enantidivergentes

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis
• Ingeniería de proteínas
• Química sintética

Sus antecedentes:

• Los biocatalizadores enantiodivergentes son cruciales para la química sintética moderna.
• Las peroxigenasas fúngicas ofrecen potencial para la oxyfuncionalización de C-H pero requieren optimización.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y generar una biblioteca diversa de peroxigenasas fúngicas activas, estables y enantiodivergentes.
• Mejorar la eficiencia catalítica y la selectividad de las reacciones de oxitofuncionalización C-H.

Principales métodos:

• Aplicación del algoritmo FuncLib, que incorpora los cálculos filogenéticos y de Rosetta.
• Diseño de 24 variantes de peroxigenasa con 4-5 mutaciones en el núcleo catalítico.
• Expresión funcional en levadura y comparación con compuestos modelo.

Principales resultados:

• Varias peroxigenasas diseñadas demostraron una alta actividad y estabilidad a través de varias temperaturas y niveles de pH.
• Se observó una enantidivergencia sin precedentes, con una regioselectividad alterada (alquilo a hidroxilación aromática).
• Las eficiencias catalíticas aumentaron hasta 10 veces, y los números totales de rotación mejoraron 15 veces en comparación con la enzima parental.

Conclusiones:

• El algoritmo FuncLib generó con éxito peroxigenasas enantioselectivas altamente funcionales que no se encuentran en la naturaleza.
• La divergencia funcional fue el resultado de la epistasis beneficiosa y la reorganización del canal hemo.
• Estas enzimas diseñadas tienen un potencial significativo para diversas aplicaciones biotecnológicas.