Strukturelle und mechanistische Studien zur Substrat‐ und Stereoselektivität der Indol‐Monooxygenase VpIndA1: Neue Wege für biokatalytische Epoxidationen und Sulfoxidationen

Abstract

Flavoprotein‐Monooxygenasen sind eine vielseitige Gruppe von Enzymen für biokatalytische Reaktionen. Die dazugehörigen Monooxygenasen der Gruppe E (GEMs) katalysieren enantioselektive Epoxidierungs‐ und Sulfoxidierungsreaktionen. In dieser Arbeit beschreiben wir die Kristallstruktur einer Indol‐Monooxygenase aus dem Bakterium Variovorax paradoxus EPS, einer GEM mit der Bezeichnung VpIndA1. Basierend auf Substratkomplexstrukturen produktiver Bindungsmodi und in Verbindung mit Kraftfeldberechnungen sowie durch schnelle Mischungskinetik zeigen wir die strukturelle Grundlage der Substrat‐ und Stereoselektivität auf. Die strukturbasierte Umgestaltung der Substrattasche führte zu Varianten mit neuer Substratselektivität (für die Sulfoxidation von Benzylphenylsulfid) oder mit stark erhöhter Stereoselektivität (von 35.1 % auf 99.8 % ee für die Herstellung von (1S,2R)‐Indenoxid). Diese erste Bestimmung des Substratbindungsmodus von GEMs in Verbindung mit der Untersuchung von Struktur‐Funktions‐Beziehungen öffnet die Tür für ein strukturbasiertes Design dieser leistungsstarken Biokatalysatoren.

Analysis of critical residues for peroxygenation and improved peroxygenase activity via in situ H2O2 generation in CYP105D18

“…The substrate inhibition kinetics was applied to determine the kinetic parameters for testosterone biotransformation by CYP105D18 and its mutant. Assuming the non-competitive enzyme inhibition occurs when the substrate concentration is high, the Michaelis-Menten substrate inhibition equation {v = V max [S]/(K m + [S] х(1 + [S]/K i ))} (empirical model) was applied to characterize the substrate inhibition kinetics (Wu, 2011;Kratky et al, 2023). V max and K m are defined as the maximum velocity and substrate concentration at which the velocity is equal to half of the maximum velocity, respectively.…”