Cristales de proteínas mecanoresponsables para el reciclaje de NADH en reacciones enzimáticas multicíclicas

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y ingeniería enzimática
• Cristalización de proteínas y ciencias de los materiales
• Síntesis química sostenible

Sus antecedentes:

• Las enzimas dependientes de la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) son vitales para la síntesis de productos farmacéuticos y productos químicos finos.
• La reciclabilidad limitada del cofactor NAD ((H) restringe su aplicación generalizada en el biocatálisis.
• El desarrollo de sistemas eficientes de regeneración de cofactores es crucial para la biofabricación sostenible.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar cristales de proteínas mecano-responsivas para el reciclaje del cofactor de nicotinamida adenina dinucleótido (NADH).
• Para demostrar la utilidad práctica de estos cristales en un sistema multi-enzima para la síntesis de sustancias químicas valiosas.
• Mejorar la estabilidad y la reutilización de los sistemas biocatalíticos.

Principales métodos:

• Generación de cristales de proteína Cry3Aa modificados por polietilenimina (PEI).
• Co-inmovilización de la formato deshidrogenasa (para la regeneración de NADH) y la leucina deshidrogenasa (para la biosíntesis de l-tert-leucina) dentro de una partícula de proteína Cry3Aa complementaria.
• Integración de cristales modificados por PEI con las partículas que contienen enzimas para el reciclaje de NADH.

Principales resultados:

• El sistema desarrollado demostró un reciclaje eficiente de NADH en múltiples ciclos de reacción.
• El sistema permitió la biosíntesis de l-tert-leucina (l-tert-Leu) durante hasta 21 días.
• Se logró una mejora significativa de 10,5 veces en el número de rotación de NADH.

Conclusiones:

• Los cristales de proteína Cry3Aa modificados por PEI ofrecen una plataforma robusta para el reciclaje de NADH.
• El sistema integrado proporciona una solución biocatalítica estable y eficiente para la síntesis química.
• Este enfoque mejora la rotación de cofactores, allanando el camino para una biotransformación industrial más sostenible.