Protein engineering of toluene monooxygenases for biotechnology applications
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Bakteri kökenli toluen monooksijenaz enzimleri (TMOlar), çeşitli aromatik hidrokarbonları okside etmeleri, sağlığı tehdit eden birçok klorlu kirleticileri indirgemeleri ve önemli endüstriyel bileşikleri üretmeleri yönünden bilinirler. Bu enzimler, biyoremidasyon ve yeşil kimya uygulamalarında büyük potansiyele sahiptirler. Bradyrhizobium sp. BTAi1 suşundan elde edilen ve altı-gen bölgesinden oluşan yeni toluen monooksijenaz enzimi (T4MO·BTAi1), para hidroksilaz aktivitesine sahiptir ve Pseudomonas sporium OX1 suşundan elde edilen toluen o-ksilen monooksijenaz, Pseudomonas mendocina KR1 suşundan izole edilen toluen-4-monooksijenaz (T4MO) ve Ralstonia pickettii PKO1 suşundan izole edilen toluen-para-monooksijenaz (TpMO) enzimleri ile sırasıyla %35, 36 ve 38 protein benzerliği göstermektedir. T4MO·BTAi1 alfa subünitesindeki P101, P103 ve H214 pozisyonları saturasyon mutajenez ve alan-hedefli mutajenez yöntemleri ile çalışılmıştır. P101T/P103A, P101S, P101N/P103T, P101V, P103T, P101V/P103T, H214G ve H214G/D278N olmak üzere sekiz T4MO·BTAi1 varyantı elde edilmiştir. Elde edilen varyantlar, fenol, nitrobenzen, naftalin hidroksilasyonu ve trikloroetilen indirgemelerindeki potansiyel rollerini araştırmak üzere karakterize edilmiştir. TmoA·BTAi1 P101 ve P103 varyantlarının aromatiklerin bölgesel spesifik oksidasyonunu etkilediği bulunmuştur. Örneğin, doğal fenotip ile karşılaştırıldığında, P103T varyantının nitrobenzenden daha fazla m-nitrofenol ürettiğinin yanısıra fenol oksidasyonundan doğal fenotipin üretmediği resorsinol (%60) sentezi yapmıştır. Aynı şekilde, P101T/P103A ve P101S varyantları naftalinden daha fazla 2-naftol üretmiş ve 1-naftol sentezi sırasıyla 2,3-kat ve 1,6-kat azalmıştır. Bacterial toluene monooxygenases (TMOs) are known for their ability to oxidize a broad range of aromatics, degrade a variety of health-threatening chlorinated pollutants, and produce industrially-valuable compounds. They have a great potential in bioremediation and green chemistry applications. A novel toluene monooxygenase (T4MO·BTAi1) six-gene cluster from Bradyrhizobium sp. BTAi1 showing para-hydroxylating activity and having an overall 35, 36, 38% protein similarity with toluene o-xylene monooxygenase (ToMO) of Pseudomonas sp. OX1, toluene 4-monooxygenase (T4MO) of Pseudomonas mendocina KR1 and toluene-para-monooxygenase (TpMO) of Ralstonia pickettii PKO1, respectively, was subjected to saturation and site directed mutagenesis at alpha positions P101, P103, and H214. Eight variants of T4MO·BTAi1; P101T/P103A, P101S, P101N/P103T, P101V, P103T, P101V/P103T, H214G, and H214G/D278N were generated and characterized in order to investigate their potential role in phenol, nitrobenzene, naphthalene hydroxylation, and trichloroethylene degradation. TmoA·BTAi1 P101 and P103 were found to affect the regiospecific oxidation of aromatics. For example, compared to wild type, variant P103T made more m-nitrophenol from nitrobenzene and also produced mainly resorcinol (60%) from phenol whereas wild-type T4MO·BTAi1 did not. Similarly, variants P101T/P103A and P101S synthesized more 2-naphthol and 2.3-fold and 1.6-fold less 1-naphthol from naphthalene, respectively.
Collections