La mutagenesis iterativa guiada por la estructura impulsa la evolución dual funcional de la α-1,3-fucosiltransferasa

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de enzimas
• Biocatálisis
• Glicobiología

Sus antecedentes:

• La alfa-1,3-fucosiltransferasa (α-1,3-FucT) es crucial para la síntesis de la 3-fucosillactosa (3-FL), un oligosacárido de la leche humana.
• La aplicación industrial de α-1,3-FucT está limitada por su baja actividad y su escasa estabilidad térmica.

Objetivo del estudio:

• Para mejorar el rendimiento catalítico y la termostabilidad de α-1,3-FucT.
• Desarrollar una estrategia eficiente para el diseño racional de enzimas y la ingeniería enzimática industrial.

Principales métodos:

• El diseño asistido por computadora y la estrategia combinatoria codiciosa se emplearon para la optimización de enzimas.
• Cuatro herramientas computacionales identificaron sitios de mutación potenciales, seguidos por la selección de la biblioteca.
• El enfoque combinatorio gradual generó mutantes únicos y cuádruples beneficiosos.

Principales resultados:

• Seis mutantes individuales mostraron una actividad específica del 28% al 84% más alta y una mejor estabilidad térmica.
• Un mutante cuádruple (K132I-E134M-N199F-K301P) exhibió un aumento del 116% en la actividad enzimática y una vida media prolongada.
• Las mutaciones optimizaron la unión al sustrato y la estabilidad conformacional mediante la remodelación de grupos hidrofóbicos y redes de enlaces de hidrógeno.

Conclusiones:

• El estudio presenta una estrategia eficiente para el diseño racional de enzimas utilizando mutaciones combinatorias.
• El α-1,3-FucT optimizado demuestra mejoras significativas, allanando el camino para aplicaciones industriales.
• La ingeniería enzimática a través de mutaciones combinatorias es crítica para el biocatálisis industrial.