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Engineering an [FeFe]-Hydrogenase: Do Accessory Clusters Influence O_2 Resistance and Catalytic Bias?

机译:工程化[FeFe]氢化酶:附件簇是否会影响O_2的抗性和催化性?

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摘要

[FeFe]-hydrogenases, HydAs, are unique biocatalysts for proton reduction to H_(2). However, they suffer from a number of drawbacks for biotechnological applications: size, number and diversity of metal cofactors, oxygen sensitivity. Here we show that HydA from Megasphaera elsdenii (MeHydA) displays significant resistance to O_(2). Furthermore, we produced a shorter version of this enzyme (MeH-HydA), lacking the N-terminal domain harboring the accessory FeS clusters. As shown by detailed spectroscopic and biochemical characterization, MeH-HydA displays the following interesting properties. First, a functional active site can be assembled in MeH-HydA in vitro , providing the enzyme with excellent hydrogenase activity. Second, the resistance of MeHydA to O_(2) is conserved in MeH-HydA. Third, MeH-HydA is more biased toward proton reduction than MeHydA, as the result of the truncation changing the rate limiting steps in catalysis. This work shows that it is possible to engineer HydA to generate an active hydrogenase that combines the resistance of the most resistant HydAs and the simplicity of algal HydAs, containing only the H-cluster.
机译:[FeFe]-加氢酶HydAs是将质子还原为H_(2)的独特生物催化剂。然而,它们在生物技术应用中具有许多缺点:金属辅因子的尺寸,数量和多样性,氧敏感性。在这里,我们显示来自伊斯曼加斯发霉(Megasphaera elsdenii)的HydA(MeHydA)对O_(2)表现出明显的抗性。此外,我们生产了这种酶的短版(MeH-HydA),缺少带有辅助FeS簇的N末端结构域。如详细的光谱和生化表征所示,MeH-HydA显示以下有趣的特性。首先,可以在MeH-HydA i中体外组装功能性活性位点,从而提供具有优异的氢化酶活性的酶。其次,MeHydA对O_(2)的抗性在MeH-HydA中保持不变。第三,由于截短改变了催化中的限速步骤,因此MeH-HydA比MeHydA更倾向于质子还原。这项工作表明,可以对HydA进行工程改造,以生成一种活性氢酶,该酶结合最耐性的HydAs的抗性和仅包含H簇的藻类HydAs的简单性。

著录项

  • 来源
    《Journal of the American Chemical Society》 |2018年第16期|5516-5526|共11页
  • 作者单位

    Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, CNRS UMR 8229, PSL Research University, 11 place Marcelin Berthelot,75005 Paris, France;

    Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, CNRS UMR 8229, PSL Research University, 11 place Marcelin Berthelot,75005 Paris, France;

    Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, Stiftstrasse 34-36, 45470 Mülheim an der Ruhr, Germany;

    Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, CNRS UMR 8229, PSL Research University, 11 place Marcelin Berthelot,75005 Paris, France;

    Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, Stiftstrasse 34-36, 45470 Mülheim an der Ruhr, Germany;

    Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, Stiftstrasse 34-36, 45470 Mülheim an der Ruhr, Germany;

    Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, Stiftstrasse 34-36, 45470 Mülheim an der Ruhr, Germany;

    LISBP, Université de Toulouse, CNRS, INRA, INSA, Toulouse, France;

    LISBP, Université de Toulouse, CNRS, INRA, INSA, Toulouse, France;

    Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux, Université Grenoble Alpes, CEA/BIG, CNRS, 17 rue des martyrs, 38000 Grenoble, France;

    Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux, Université Grenoble Alpes, CEA/BIG, CNRS, 17 rue des martyrs, 38000 Grenoble, France;

    Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux, Université Grenoble Alpes, CEA/BIG, CNRS, 17 rue des martyrs, 38000 Grenoble, France;

    Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines UMR 7281, 13400 Marseille, France;

    Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, CNRS UMR 8229, PSL Research University, 11 place Marcelin Berthelot,75005 Paris, France;

    Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines UMR 7281, 13400 Marseille, France;

    Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines UMR 7281, 13400 Marseille, France;

    Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, CNRS UMR 8229, PSL Research University, 11 place Marcelin Berthelot,75005 Paris, France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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