16構成マクロイド抗生物質の選択的酸化のためのサイトクロームP450 MycGの計算ベースのメカニズム研究と工学

科学分野:

• 生物化学
• 酵素学
• コンピュータ化学

背景:

• MycGはサイトクロームP450酵素である.
• マクロリドM-IVの2つの連続的酸化を触媒化する.
• MycGは,糖分分子の違いのために,M-IIIとM-VIよりもM-IVの好ましい酸化を示します.

研究 の 目的:

• MycGの化学選択反応性と基板特異性を調査する.
• MycGがM-IVを好む 分子的な理由を理解するために
• 基板の範囲と製品プロフィールを変更したMycGの変種を設計する.

主な方法:

• 反応機構を分析するための密度関数理論 (DFT) 計算.
• メタダイナミクスと分子ダイナミクス (MD) のシミュレーションで,基質結合と特異性を探求する.
• サイト・ディレクテッド・ミュータジェネシス (SITE-DIRECTED MUTAGENESIS) は,計算による予測を検証し,酵素の変種を設計するためのものです.

主要な成果:

• DFTは,超結合の喪失により,基板エポキシデーションがC-H抽出を阻害することを明らかにした.
• MDシミュレーションでは,基質の認識に不可欠な水性糖結合ポケットが特定されました.
• ミュタゲネーシス実験では,特定の相互作用の役割が確認され,強化された活動を持つMycGの変種が設計されました.

結論:

• 計算によるアプローチは,MycGの触媒機構と基板特異性についての洞察を提供します.
• 水性ポケットは基板の認識を制御し,これは結晶構造では明らかではない.
• MycGの改造された変種は,以前のミシナミシン前駆体に対する触媒活性改善の可能性を示しています.