Loop engineering von Arylsulfotransferase B zur Verbesserung der katalytischen Leistung bei der regioselektiven Sulfatierung

20.05.2020
  Methode Urheberrecht: © Catalysis Science & Technology Abbildung 1: Überblick auf die ASTB engineering Strategie um die katalytische Leistung von ASTB zu verbessern.

Yu Ji, Shohana Islam, Haiyang Cui, Gaurao V. Dhoke, Mehdi D. Davari, Alan M. Mertens, Ulrich Schwaneberg, Catalysis Science & Technology, 2020, 10, 2369-2377

Reengineering of loop12 and loop 13 von Arylsulfotransferase B ergab eine Variante mit hoher Sulfat Transfereffizienz von bis zu 94 %.

Catecholsulfate wirken in unserem Körper als wichtige Antioxidantien und haben oft entzündungshemmende Eigenschaften. Diese Studie konzentriert sich auf das Reengineering von Loop 12 und Loop 13 der Arylsulfotransferase B aus Desulfitobacterium hafniense, um die Sulfat-Transfereffizienz von sechs Catecholen zu verbessern. Die Arylsulfotransferase B-Enzymvarianten wurden in einer KnowVolution-Kampagne unter Verwendung der Zufallsmutagenesemethode SeSaM und der Mehrstellen-Sättigungsmethode OmniChange generiert. Die katalytische Aktivität und die katalytische Effizienz der finalen Enzymvariante wurde für alle sechs untersuchten Catechole im Vergleich zum Wildtyp verbessert (z.B. 13,6-fache Verbesserung der katalytischen Aktivität für 3-Bromocatechol). Die HPLC-MS-Analyse bestätigte die verbesserte Sulfatstöchiometrie der Arylsulfotransferase-B-Variante mit einer Transfereffizienz von bis zu 94 % für 3-Methylcatechol im Vergleich zu 24 % für den Wildtyp. Ein molekulares Verständnis der verbesserten Sulfatierungsaktivität der Enzymvariante wurde durch molekulare Andockstudien erreicht und die Elektroneneffekte von Catecholsubstituenten wurden mittels der Hammett-Gleichung analysiert. Die enzymatische Sulfatierung von Catechol sowie von substituierten Catecholen durch Arylsulfotransferasen ermöglicht einen umweltfreundlichen Weg für die chemo- und/oder regioselektive Sulfatierung wertvoller Verbindungen, wie z.B. Mycamin, Natriumpicosulfat und Minoxidilsulfat.