OXIDOREDUCTASES AND PROCESSES UTILISING SUCH ENZYMES

• Main Authors: WIJMA, HEIN JAKOB, CANTERS, GERARD W
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 04.10.2007
• Subjects: BEER; BIOCHEMISTRY; CHEMISTRY; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; COMPOSITIONS THEREOF; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL ORENZYMOLOGICAL PROCESSES; CULTURE MEDIA; ENZYMOLOGY; MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEICACIDS OR MICROORGANISMS; METALLURGY; MICROBIOLOGY; MICROORGANISMS OR ENZYMES; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICROORGANISMS; SPIRITS; VINEGAR; WINE

In Cu-containing nitrite reductase from Alcaligenes faecalis S-6 the axial methionine ligand of the type1 site was replaced (M150G) to make the copper atom accessible to external ligands that might affect the enzyme's catalytic activity. The type-1 site optical spectrum of M150G (A460/A600 = 0.71) differs significantly from that of the native nitrite reductase (A460/A600 = 1.3). The reduction potential of the type-1 site of nitrite reductase M150G (EM = 312 - 5 mV versus hydrogen) is higher than that of the native enzyme (EM = 213 - 5 mV). M150G has a lower catalytic activity (kcat = 133 - 6 s-1) than the wild-type nitrite reductase (kcat = 416 - 10 - s 1). The binding of external ligands to M150G restores spectral properties, reduction potential (EM < 225 mV), and catalytic activity (kcat = 374 - 28 s-1). Also the M150H (A460/A600 = 7.7, EM = 104 - 5 mV, kcat = 0.099 - 0.006 s-1) and M150T (A460/A600 = 0.085, EM = 340 - 5 mV, kcat = 126 - 2 s -1) variants were characterized to compare their properties with those of M150G. Crystal structures show that the ligands act as allosteric effectors by displacing Met62 which moves to bind to the Cu in the position emptied by the M150G mutation. The reconstituted type-1 site has an otherwise unaltered geometry. The observation that a rearranged ligand can introduce allosteric control in a redox enzyme suggests potential for structural and functional flexibility of copper-containing redox sites. Selon la présente invention, le ligand méthionine axial du site de type 1 de la nitrite réductase contenant du Cu issue de Alcaligenes faecalis S-6 a été remplacé (mutation M150G) afin de rendre l'atome de cuivre accessible à des ligands externes susceptibles d'influer sur l'activité catalytique de ladite enzyme. Le spectre optique du site de type 1 de M150G (A460/A600 = 0,71) diffère de manière significative de celui de la nitrite réductase native (A460/A600 = 1,3). Le potentiel de réduction du site de type 1 de la nitrite réductase M150G (EM = 312 - 5 mV par rapport à l'hydrogène) est plus élevé que celui de l'enzyme native (EM = 213 - 5 mV). M150G fait preuve d'une activité catalytique plus faible (kcat = 133 - 6 s-1) que la nitrite réductase naturelle (kcat = 416 - 10 - s 1). La liaison de ligands extérieurs à M150G restaure les propriétés spectrales, le potentiel de réduction (EM < 225 mV) et l'activité catalytique (kcat = 374 - 28 s-1). Les variants M150H (A460/A600 = 7,7, EM = 104 - 5 mV, kcat = 0,099 - 0,006 s-1) et M150T (A460/A600 = 0,085, EM = 340 - 5 mV, kcat = 126 - 2 s -1) ont été caractérisés afin de comparer leurs propriétés à celles de M150G. Les structures cristallines montrent que les ligands agissent en tant qu'effecteurs allostériques en déplaçant Met62, qui se déplace pour aller se lier à l'atome de cuivre à la position libérée par la mutation M150G. La géométrie du site de type 1 reconstitué reste à part ça inchangée. L'observation selon laquelle un ligand réarrangé peut introduire un contrôle allostérique dans une enzyme redox ouvre des possibilités en termes de souplesse structurelle et fonctionnelle de sites redox contenant du cuivre.