As monooxigenases do citocromo P450 estão amplamente envolvidas na síntese e metabolismo de substâncias endógenas e exógenas em organismos vivos. A eficiência catalítica da monooxigenase do citocromo P450 depende da coenzima NAD(P)H e da redução de proteínas acompanhantes.



A estratégia baseada em pequenas moléculas de dupla funcionalidade (DFSMs) pode converter a monooxigenase P450 em peroxigenase, o que evita a utilização da coenzima cara e complica as proteínas acompanhantes. No entanto, são necessários DFSMs em excesso devido à sua baixa afinidade de ligação ao P450, limitando a sua aplicação prática.

Para resolver este problema, pesquisadores do Instituto Qingdao de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos (QIBEBT) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveram um módulo semelhante a um cofator proximal estruturalmente editável para a construção de uma peroxigenase artificial de centro duplo.

O estudo foi publicado na Angewandte Chemie Edição Internacional em 27 de outubro.

Os pesquisadores construíram uma peroxigenase artificial de centro duplo ancorando um cofator orgânico editável na posição proximal do centro heme do P450BM3 como um centro cocatalítico. A estrutura co-cristalina de P450BM3 em complexo com o novo cofator artificial revelou claramente um estado pré-catalítico no qual o cofator participou de H₂ O₂ ativação, facilitando assim a atividade da peroxigenase.

Em comparação com os DFSMs anteriores, os novos cofatores artificiais poderiam formar mais ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas com a enzima, sugerindo uma afinidade de ligação muito maior. Além disso, as constantes de dissociação (Kd) de novos cofatores foram determinadas com precisão através de titulações. Os valores de Kd de alguns cofatores artificiais foram aumentados em três ordens de grandeza e comparáveis ​​à eficiência de ligação dos cofatores enzimáticos naturais.

Medições de atividade enzimática mostraram que mesmo com a adição de apenas uma pequena quantidade de novos cofatores artificiais (duas vezes a quantidade de enzima), o sistema ainda exibia alta atividade catalítica para reações típicas de oxidação da enzima P450, como epoxidação de olefinas, hidroxilação de carbonos sp3 e oxidação do tioéter.

Além disso, os pesquisadores descobriram que diferentes grupos catalíticos, como grupos imidazol, piridina ou amina, tinham atividade catalítica divergente e seletividade para substratos. Portanto, diferentes tipos de novos cofatores seriam selecionados com base nas propriedades dos substratos para alcançar o efeito catalítico ideal em aplicações futuras.

Mais informações: Xiangquan Qin et al, Imagem da capa:Ancorando um módulo semelhante a um cofator proximal estruturalmente editável para construir uma peroxigenase artificial de centro duplo, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202315458
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências