Rational Design of Practically Important Enzymes


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Majority of native enzymes are poorly applicable for practical usage: that is why different methods of enzyme modification are used to obtain the biocatalysts with appropriate characteristics. Development of genome sequencing and various modern approaches in protein engineering allow one to identify protein of interest and to improve the enzyme properties for a particular process. This review describes the results on development of novel biocatalysts based on bioinformatics and rational design. New genes encoding formate dehydrogenase (FDH) from bacterium Staphylococcus aureus, yeasts Ogataea parapolymorpha and Saccharomyces cerevisiae and moss Physcomitrella patens (SauFDH, OpaFDH, SceFDH and PpaFDH, respectively), have been cloned. New FDHs were produced in the active form and characterized. SauFDH was shown to have at least 2-fold higher catalytic constant than other known FDHs. OpaFDH has catalytic parameters as good as those for soy FDH mutant forms, and in addition, is more thermostable. Apo- and holo-forms of SauFDH have been crystallized. Mutation of two Cys residues in Pseudomonas sp.101 enzyme (PseFDH) yields enzyme preparations with improved kinetic parameters and enhanced thermal and chemical stability. New generation of PseFDH preparations with the coenzyme specificity changed from NAD+ to NADP+ have been obtained. The effect of ionic liquids on the catalytic properties and thermal stability of six wild-type recombinant FDHs, and a number of their mutants, have been studied. In case of D-amino acid oxidase (DAAO), single-point mutations have been combined to create multi-point mutants. The introduced amino acid replacements have been shown to exert an additive effect, improving both kinetic parameters and increasing thermal and chemical stability. DAAO genes from Hansenula polymorpha yeast have been cloned. α-Amino acid ester hydrolase (AEH) gene has been cloned and expressed in the active form in E. coli. Structural modeling has been performed and the effectiveness in amino beta-lactams synthesis studied. The structure of a single-chain penicillin acylase from Alcaligenes faecalis (scAfPA) has been modeled and two variants of scAfPA gene was generated by PCR. Both variants have been expressed in E. coli, isolated and characterized. Catalytic properties of scAfPA were slightly better than those of its natural heterodimer.

Об авторах

V. Tishkov

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd; Bach Institute of Biochemistry

Автор, ответственный за переписку.
Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559; Moscow, 119071

A. Pometun

Innovations and High Technologies MSU Ltd; Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 109559; Moscow, 119071

A. Stepashkina

Innovations and High Technologies MSU Ltd; Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 109559; Moscow, 119071

V. Fedorchuk

Department of Chemistry; Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 119071

S. Zarubina

Department of Chemistry; Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 119071

I. Kargov

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd; Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559; Moscow, 119071

D. Atroshenko

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559

P. Parshin

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559

M. Shelomov

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559

R. Kovalevski

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559

K. Boiko

Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119071

M. Eldarov

Bach Institute of Biochemistry

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119071

E. D’Oronzo

Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare

Email: vitishkov@gmail.com
Италия, Milan, 20131

S. Facheris

Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare

Email: vitishkov@gmail.com
Италия, Milan, 20131

F. Secundo

Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare

Email: vitishkov@gmail.com
Италия, Milan, 20131

S. Savin

Department of Chemistry; Innovations and High Technologies MSU Ltd

Email: vitishkov@gmail.com
Россия, Moscow, 119991; Moscow, 109559

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Allerton Press, Inc., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».