Studier av katalytiska mekanismen hos ett familj 3 ß-glukosidas från den växtnedbrytande svampen Hypocrea jecorina

Syfte och mål

Projektet syftade till att beskriva den katalytiska reaktionen hos Bgl från H. jecorina GH3. De specifika målen var att bestämma de kinetiska egenskaperna hos varianter av detta enzym, belysa mekanismerna för hydrolys och den konkurrerande transglykosyleringsreaktionen och tolka pH-beroendet för varje reaktion. Studien om pH-rollen har nyligen publicerats i tidskriften Organic & Biomolecular Chemistry. Beräkningsmässiga/experimentella mekanistiska studier har också utförts och förväntas publiceras senare i år.

Resultat och förväntade effekter

Kvantmekanik/molekylmekanik-studierna indikerar betydelsen av aminosyrorna Asp61, Lys158 och Ser384 för att stabilisera övergångstillståndet för det initiala glykosyleringssteget. Konstant pH-molekyldynamik visade att pK värdet hos syra-, baskatalysatorn E441 är ganska låg på grund av vätebindning med en närliggande argininrest, vilket kan minska den hydrolytisk aktiviteten och gynna transglykosylering. Dessa resultat skulle kunna möjliggöra design av mer aktiva varianter av detta enzym som kan förbättrar effektiviteten av lignocellulolytiska enzymblandningar.

Upplägg och genomförande

Den föreslagna forskningsplanen följdes noggrant. Mekanismer studerades genom användning av kvantmekanik/molekylmekanik, medan pH-aktivitetsprofilen modellerades med hjälp av konstant pH-molekylärdynamik. Ytterligare analyser gjordes med hjälp av densitetsfunktionsteori. Beräkningarna kördes huvudsakligen på Swedish National Infrastructure for Computing. Beräkningsresultat användes för att tolka experimentella kinetiska data erhållna genom högpresterande anjonbytarkromatografi med pulsad amperometrisk detektering.