Příprava mutantů enzymu methioninsulfoxidreduktasy a jejich využití pro přípravu chirálních sulfoxidů

Abstract

Chirální sulfoxidy jsou důležité sloučeniny ve farmaceutickém a chemickém průmyslu, nicméně jejich enantioselektivní syntéza poskytující pouze jeden žádaný enantiomer není zcela zvládnuta. Některé přirozené enzymy mohou být využity pro biokatalytickou přípravu chirálních sulfoxidů. Jedním z takových enzymů je methioninsulfoxidreduktasa. Methioninsulfoxidreduktasa je enzym omezující následky reaktivních kyslíkových radikálů v organizmu vznikajících v důsledku kyslíkového metabolismu. Její funkce je redukce methioninsulfoxidu v proteinech na methionin. Existují dva typy methioninsulfoxidreduktas, methioninsulfoxidreduktasa A redukující pouze (S)-methioninsulfoxid a methioninsulfoxidreduktasa B redukující (R)-methioninsulfoxid. Methioninsulfoxidreduktasa B je vhodná k přípravě (S)-sulfoxidů, nicméně její katalytická aktivita není dostatečná pro praktické využití. Využitím technik rekombinantní DNA a mutagenní PCR byla připravena knihovna mutantů methioninsulfoxidreduktasy B a byla určena míra a charakter zavedených mutací. Tato knihovna bude sloužit jako výchozí bod pro řízenou evoluci enzymu pro získání klonů se zvýšenou aktivitou a sníženou substrátovou specifitou.

Chiral sulfoxides are important compounds in the pharmaceutical and chemical industries, however, their enantioselective synthesis providing only one desired enantiomer is not fully mastered. Some natural enzymes can be used for the biocatalytic preparation of chiral sulfoxides. One of such enzymes is methionine sulphoxide reductase. Methionine sulphoxide reductase is an enzyme limiting the effects of reactive oxygen radicals in the organism resulting from oxygen metabolism. Its function is the reduction of methionine sulfoxide in proteins to methionine. There are two types of methionine sulphoxide reductase, methionine sulphoxide reductase A reducing only (S)-methionine sulphoxide and methionine sulphoxide reductase B reducing (R)-methionine sulphoxide. Methionesulfoxide reductase B is suitable for the preparation of (S)-sulfoxides, however its catalytic activity is not sufficient for practical use. Using the recombinant DNA and mutagenic PCR techniques, a methionine sulphoxide reductase B mutant library was prepared, and the extent and nature of mutation introduced was determined. This library will serve as a starting point for the controlled evolution of the enzyme to obtain clones with increased activity and reduced substrate specificity.