Enzym til biokatalyse bruger opløsningsmiddel som substrat
Et stort antal anvendelser i den kemiske industri er afhængige af molekylerne NADH eller NADPH som brændstof. Et hold ledet af professor Dirk Tischler, leder af arbejdsgruppen for mikrobiel bioteknologi ved Ruhr University Bochum, brugte en biokatalysator til at studere deres produktion i detaljer.
Forskerne beviste, at biokatalysatoren formiatdehydrogenase foruden formamid også kan omdanne formamider. Det betyder for det første, at enzymet også kan spalte den svære at bryde C–N-binding. For en anden er formamider et almindeligt opløsningsmiddel.
"Dette åbner helt nye muligheder for dårligt opløselige NADH-reaktioner såvel som NADPH-afhængige reaktioner," siger Tischler.
Forskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet ACS Catalysis den 26. januar 2024.
Formiatdehydrogenase bruges i biokatalytiske processer til at gøre elektroner tilgængelige som brændstof til yderligere reaktioner ved at fjerne dem fra et substrat. I nuværende applikationer er substratet NAD+, og produktet er NADH. Affaldsproduktet er CO2 .
"Det er en god ting i dette tilfælde, da det undslipper som en gas og derfor forhindrer den ønskede reaktion i at finde sted omvendt," forklarer Tischler.
Da NADPH-varianten – med en fosfatgruppe mere – ofte er påkrævet som et produkt, skabte hans team mutanter af biokatalysatoren, der omdanner NADP+ til det ønskede produkt.
Hvad hvis katalysatoren også bryder C-N-bindingen?
Mens de arbejdede på formiatdehydrogenasen, indså forskerne, at man ikke vidste meget om alternative udgangsmaterialer til biokatalysatoren. "Vi kiggede på forskellige mulige substrater (formiatderivater) og fandt ud af, at en C-O-binding altid brydes, når de omdannes af biokatalysatoren," forklarer Tischler. "Dette gav os en idé:Hvad hvis enzymet også kunne spalte C-N-bindinger - traditionelt en vanskelig opgave at løse?"
Yderligere test viste, at biokatalysatoren faktisk er i stand til dette:Den kan også omdanne formamider, derivater af formiatet med en yderligere forbindelse til dannelse af et nitrogen, som et udgangsmateriale. Da formamider er almindelige og billige opløsningsmidler, tjener de både som opløsningsmiddel og substrat i denne reaktion. Det er også muligt at give NADH og NADPH i denne konstellation. CO2 produceres også som et affaldsprodukt i disse reaktioner, og ved at undslippe forhindrer det reaktionerne i at løbe baglæns.
"Denne reaktion er aldrig blevet beskrevet før," siger Tischler. Hans team viste, at brug af formamider som en elektronkilde til NADPH-dannelse kan opnå tilsvarende eller endda lidt bedre resultater sammenlignet med det konventionelle system med format.
"Dette åbner helt nye muligheder, da vores mere stabile mutanter stadig er aktive i op til 40 volumenprocent af formamider," siger forskeren.
Flere oplysninger: Artur Maier et al., Unlocking Catalytic Diversity of a Formate Dehydrogenase:Formamid Activity for NADPH Regeneration and Amine Supply for Asymmetric Reductive Amination, ACS Catalysis (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05409
Journaloplysninger: ACS-katalyse
Leveret af Ruhr-Universitaet-Bochum
Varme artikler
-
Video:Er menneskelige begravelsesmetoder ødelæggende for Jordens økosystemer?Kredit:The American Chemical Society Livet afhænger af døden - levende ting dør, nedbrydes og bliver til sidst næringsstoffer for andet liv. Men når mennesker dør, vi bliver ofte balsameret og be -
Ny nøglebeskyttelse mod COVID-19 fundet i spytSARS-CoV-2 overføres ved binding af spike-proteinet S1 på den virale kappe til den angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2)-receptor på plasmamembranen af humane celler. Histon H2A og elastaseprotei -
Nye molekyler til innovative højteknologiske materialerSkematisk fremstilling af en sandwichforbindelse med en bundring sammensat af forskellige elementer. Kredit:KIT Takket være deres særlige egenskaber, sjældne jordarter bruges i mange højteknologis -
Time Machine tilbyder en ny tilgang til lægemiddeltestning af bugspytkirtelkræftPurdue ingeniører byggede en tidsmaskine, eller mikrofluidisk bugspytkirteltumoranordning, der simulerer tumorvækst over tid. Kredit:Purdue University/Jared Pike Mange patienter med kræft i bugsp
- Bestræbelser på at redde havskildpadder er en global bevaringssucceshistorie:videnskabsmænd
- Forskere begynder at låse op for hemmeligheder af dyb havfarve fra organisk materiale
- Drypende vandhaner inspirerer til ny måde at skabe strukturerede partikler på
- Den samme app kan udgøre en større sikkerhed og privatlivstrussel afhængigt af det land, hvor du …
- Nogle havdyr kan være mere modstandsdygtige over for hårdere havforhold end forventet
- Kombination af flere CCTV-billeder kan hjælpe med at fange mistænkte