SK55598A3 - Mutant mono-oxygenase cytochrome p450cam - Google Patents

Mutant mono-oxygenase cytochrome p450cam Download PDF

Info

Publication number
SK55598A3
SK55598A3 SK555-98A SK55598A SK55598A3 SK 55598 A3 SK55598 A3 SK 55598A3 SK 55598 A SK55598 A SK 55598A SK 55598 A3 SK55598 A3 SK 55598A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
mutant
enzyme
450cam
amino acid
products
Prior art date
Application number
SK555-98A
Other languages
Slovak (sk)
Inventor
Luet-Lok Wong
Sabine L Flitsch
Darren P Nickerson
Alwyn J Hart
Original Assignee
British Gas Plc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB9522407A external-priority patent/GB2294692B/en
Application filed by British Gas Plc filed Critical British Gas Plc
Publication of SK55598A3 publication Critical patent/SK55598A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0071Oxidoreductases (1.) acting on paired donors with incorporation of molecular oxygen (1.14)
    • C12N9/0077Oxidoreductases (1.) acting on paired donors with incorporation of molecular oxygen (1.14) with a reduced iron-sulfur protein as one donor (1.14.15)

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

A mutant of the mono-oxygenase cytochrome P450cam in which the cysteine residue at position 334 is removed.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka mutantnej formy monoxygenäzy cytochrómu P-450.The invention relates to a mutant form of cytochrome P-450 monoxygenase.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Monooxygenáza katalyzuje selektívnu oxidáciu aktivovaných a neaktivovaných väzieb uhlík-vodík pomocou kyslíka, viď de Montellano O. P. R. a editori „Cytochrome P-450: Structure, Mechanism, and Biochemistry, Plénum Press, New York, 1986. Z tohto dôvodu je to aj enzým s potenciálne veľkým významom pre organickú syntézu. Využitiu uvedeného enzýmu v tejto oblasti doteraz bránili ťažkosti v získavaní dostatočného množstva vlastnej monoxygenäzy a/alebo so získavaním asociovaných proteínových elektrónových prenášačov. Napriek tomu, že sú dostupné aminokyselinové sekvencie viac ako 150 rôznych monoxygenáz cytochróm P-450, doteraz sú k dispozícii štruktúrne údaje len troch z nich, viď Poulos T.Monooxygenase catalyzes the selective oxidation of activated and non-activated carbon-hydrogen bonds with oxygen, see de Montellano OPR and the editor of Cytochrome P-450: Structure, Mechanism, and Biochemistry, Plenum Press, New York, 1986. For this reason, it is also an enzyme with potential of great importance for organic synthesis. The use of the enzyme in this field has hitherto been hampered by the difficulty of obtaining a sufficient amount of self-monoxygenase and / or obtaining associated protein electron transporters. Although the amino acid sequences of more than 150 different cytochrome P-450 monoxygenases are available, structural data of only three of them are still available, see Poulos T.

L., Finzel B. C. a Howard A. J., J. Mol. Biol., 1987, 195, strana 687 až 700; Hasemann C. A., Ravichandran K. G., Peterson J. A. a Deisenhofer J., J. Mol. Biol. 1994, 236, strana 1169 až 1185; Ravichandran K. G., Boddupalli S. S., 'L., Finzel B. C. and Howard A. J., J. Mol. Biol., 1987, 195, 687-700; Hasemann C.A., Ravichandran K.G., Peterson J.A. and Deisenhofer J., J. Mol. Biol. 1994, 236, 1169-1185; Ravichandran K.G., Boddupalli S.S., '

Hasemann C. A., Peterson J. A. a Deisenhofer J., Science, 1993, 261, strana 731 až 736. Niektoré z týchto enzýmov boli úspešne exprimované v bakteriálnych systémoch, viď Unger B. P., Gunsalus I. C. a Sligar S. G., J. Biol. Chem., 1986,Hasemann C.A., Peterson J.A. and Deisenhofer J., Science, 1993, 261, pp. 731-736. Some of these enzymes have been successfully expressed in bacterial systems, see Unger B. P., Gunsalus I. C. and Sligar S. G., J. Biol. Chem., 1986,

261, strana 1158 až 1163; Miles J. S., Munro k. VI., Rospendowski B. N., Smith W. E., McKnight J. a Thomson A. J., Biochem. J., 1992, 288, strana 503 až 509; Richardson T. H., ϊ261, pages 1158 to 1163; Miles J. S., Munro k. VI., Rospendowski B. N., Smith W. E., McKnight J. and Thomson A. J., Biochem. J., 1992, 288, pp. 503-509; Richardson T. H., ϊ

Hsu Μ. J., Kronbach T., Bames H. J., Chán G., Waterman M.Hsu Μ. J., Kronbach T., Bames H. J., Chan G., Waterman M.

R., Kemper B. a Johnson E. F., Árch. Biochem. Biophys.,R., Kemper B. and Johnson E. F., Ar. Biochem. Biophys.

1993, 300, strana 510 až 516; Boddupalli S. S., Oster T., Estabrook R. W. a Peterson J. A., J. Biol. Chem., 1992, 267, strana 10375 až 10380; Li H.', Darish K. a Poulos T. L., J. Biol. Chem., 1991, 266, strana 11909 až 11914.1993, 300, pp. 510-516; Boddupalli S.S., Oster T., Estabrook R.W. and Peterson J.A., J. Biol. Chem., 1992, 267, 10375-10380; Li H. ', Darish K. and Poulos T. L., J. Biol. Chem., 1991, 266, pp. 11909-11914.

Jedna z monoxygenáz cytochróm P-450, ktorá je rozpustná a môže byť exprimované v dostatočnom množstve, je vysoko špecifická P-450cam z P. putida, ktorá katalyzuje polohovo a stereo-selektívnu hydroxyláciu gáfru na 5-exo-hydroxygáfor, viď Gunsalus I. C. a Wagner G. C., Methods Enzymol., 1978,One of the cytochrome P-450 monoxygenases that is soluble and can be expressed in sufficient amounts is the highly specific P-450cam of P. putida, which catalyzes the site-specific and stereo-selective hydroxylation of camphor to 5-exo-hydroxy camphor, see Gunsalus IC and Wagner, GC, Methods Enzymol., 1978,

52, strana 166 až 188. Určila sa kryštálová štruktúra P450cam s vysokým rozlíšením, viď Poulos T. L. a ďalší; J. Mol. Biol. 1987. Vzhľadom na to, že sa predpokladá veľmi podobný mechanizmus účinku tohto bakteriálneho' enzýmu, ako aj jeho cicavčieho náprotivku, použil sa tento bakteriálny enzým ako základ, na ktorom sú založené štruktúrne modely cicavčích enzýmov.52, pages 166-188. The high resolution crystal structure of P450cam was determined, see Poulos T. L. et al; J. Mol. Biol. Since a very similar mechanism of action of this bacterial enzyme as well as its mammalian counterpart is envisaged, this bacterial enzyme has been used as the basis on which the structural models of mammalian enzymes are based.

Popísaná bola i nukleotidová a z nej odvodená aminokyselinová sekvencia P-450cam, viď Unger B. P. a ďalší, J. Biol. Chem., 1986; Miles J. S. a ďalší; Biochem. J., 1992; Richardson T. H. a ďalší, Árch. Biochem. Biophys., 1993; Boddupalli S. S. a ďalší, J. Biol. Chem., 1992;1Li H. a ďalší, J. Biol. Chem., 1991; Haniu M., Armes L. G., Yasunobu K. T., Shastry B. A. a Gunsalus I. C., Biol. Chem., 1982, 257, strana 12664 až 12671. Známa je aj lokalizácia aktívneho miesta enzýmu a známe sú tiež vzťahy medzi jeho štruktúrou a funkciou. Popísané boli aj mutantné formy P-450cam, s mutáciami v polohách 101 a 185 a v polohách 247 a 295, viď Loida P. J. a Sligar S. G., Biochemistry, 1993, 32, strana 11530 až 11538; Loida P. J. a Sligar S. G., Protein Eng., 1993, 6, strana 207 až 212; Atkins W. M. a Sligar S. G., J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, strana 2715 až 2717; a v polohe 87, viď Tuck S. F., Graham-Lorence S., Peterson J. A. a Ortiz de Montellano P. R., J. Biol. Chem., 1993, 268, strana 269 až 275. Popísaná bola aj mutantná forma tohto enzýmu, kde bol tyrozín v polohe 96 (Y96) nahradený fenylalanínom 96 (mutant Y96F) viď Atkins W. M. a Sligar S. G., J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, strana 2715 až 2717; Di Prime C., Hui Bin Hoa G., Douzou P. a Sligar S. G., J. Biol. Chem., 1990, 265, strana 5361 až 5363; Atkins W. M. a Sligar S. G., J. Biol. Chem., 1988, 263, strana 18842 až 18849; Atkins W. M. a Sligar S. G., Biochemistry, 1990, 29, strana 1271 až 1275. Vo všetkých uvedených prípadoch sú popisované účinky mutácií na oxidačné reakcie molekúl, ktoré boli známe už skôr ako substráty pre prirodzene sa vyskytujúcu formu enzýmu (wild-type enzýme).The nucleotide sequence and the P-450cam amino acid sequence derived therefrom have also been described, see Unger BP et al., J. Biol. Chem., 1986; Miles JS et al; Biochem. J., 1992; Richardson TH et al., Ar. Biochem. Biophys., 1993; Boddupalli SS et al., J. Biol. Chem., 1992; 1 Li H. et al., J. Biol. Chem., 1991; Haniu M., Armes LG, Yasunobu KT, Shastry BA and Gunsalus IC, Biol. Chem., 1982, 257, pages 12664-1267. Localization of the active site of the enzyme is also known, and relationships between its structure and function are also known. Mutant forms of P-450cam have also been described, with mutations at positions 101 and 185 and at positions 247 and 295, see Loida PJ and Sligar SG, Biochemistry, 1993, 32, 11530-11538; Loida PJ and Sligar SG, Protein Eng., 1993, 6, 207-212; Atkins WM and Sligar SG, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, pp. 2715-2717; and at position 87, see Tuck SF, Graham-Lorence S., Peterson JA and Ortiz de Montellano PR, J. Biol. Chem., 1993, 268, pp. 269-275. A mutant form of this enzyme has also been described wherein the tyrosine at position 96 (Y96) has been replaced by phenylalanine 96 (mutant Y96F), see Atkins WM and Sligar SG, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, pp. 2715-2717; Di Prime C., Hui Bin Hoa G., Douzou P. and Sligar SG, J. Biol. Chem., 1990, 265, pp. 5361-5363; Atkins WM and Sligar SG, J. Biol. Chem., 1988, 263, pp. 18842-18849; Atkins WM and Sligar SG, Biochemistry, 1990, 29, pages 1271 to 1275. In all cases, the effects of mutations on the oxidation reactions of molecules that were known earlier as substrates for the wild-type enzyme are described.

Zo stavu techniky však nie je známe, ako sa môžu mutantné' formy enzýmu využiť ako biokatalyzátory na oxidáciu iných, nových a nezvyčajných substrátov.However, it is not known in the art how mutant forms of the enzyme can be used as biocatalysts to oxidize other, novel and unusual substrates.

V snahe vyvinúť nové biokatalyzátory sa navrhol projekt, ktorého cieľom bolo pozmeniť P-450cam tak, aby tento enzým bol schopný účinnejšie uskutočňovať špecifické oxidácie organických molekúl nezávisle od toho, či sú alebo nie sú substrátmi pre prirodzene sa vyskytujúcu formu tohto enzýmu .In an effort to develop new biocatalysts, a project was proposed to alter P-450cam so that the enzyme was able to efficiently carry out specific oxidations of organic molecules independently of whether or not they are substrates for the naturally occurring form of the enzyme.

Trojrozmerná štruktúra P-450cam má aktívne miesto, ktoré je pomocou van der Waalsových síl v tesnom kontakte s hydrofóbnymi skupinami gáfru (viď obr. 1) . Obzvlášť významné sú interakcie medzi gáfrom a bočnými reťazcami leucínu 244, valínu 247 a valínu 295. Tri aromatické zvyšky (Y96, F87 aThe three-dimensional structure of the P-450cam has an active site that is in close contact with the hydrophobic groups of the camphor by means of van der Waals forces (see Figure 1). Of particular importance are the interactions between the camphor and the side chains of leucine 244, valine 247 and valine 295. Three aromatic residues (Y96, F87 and

F98) sú zoskupené tak, že lemujú kapsu na väzbu^substrátu spoločne s vodíkovou väzbou madzi tyrozínom 96 a karbonylovým kyslíkom gáfru udržiavajú substrát v správnej orientácii tak, aby bola zaistená správna polohová a stereo-špecifita reakcie.F98) are grouped to flank the substrate binding pocket together with the hydrogen bond between the tyrosine 96 and the carbonyl oxygen of the camphor to maintain the substrate in the correct orientation to ensure proper positioning and stereo-specificity of the reaction.

Lipscomb a spolupracovníci (viď Lipscomb J. D., Harrison J. E., Dus K. M. a Gunsalus I. C., Biochem. Biophys.Lipscomb and coworkers (see Lipscomb JD, Harrison JE, Dus K.M. and Gunsalus I.C., Biochem. Biophys.

Res. Commun., 1978, 83, strana 771 až 778) v roku 1978 dokázali, že prirodzene sa vyskytujúca forma enzýmu P-450cam má tendenciu k dimerizácii, ale ďalej uvádzajú, že sa nedá rozlíšiť katalytická aktivita monomérneho a dimérneho enzýmu vo vzťahu k oxidácii gáfru. Vzhíadom na to, že dimerizácia sa môže zvrátiť za použitia činidiel redukujúcich tiolové skupiny, došli autori k záveru, že diméry sú tvorené pomocou intermolekulových cysteínových disulfidových mostíkov (S-S). Autori' však neboli schopní určiť, či sa dimerizáCié zúčastňuje jeden alebo viac cysteínov v jednej molekule P-450cam. Taktiež neboli schopní identifikovať cysteínový zvyšok (alebo zvyšky), ktoré sa na tejto reakcii podieľali, pretože v tom čase ešte nebola známa ani aminokyselinová sekvencia, ani kryštálová štruktúra P-450cam.Res. Commun., 1978, 83, pp. 771-778) in 1978 showed that the naturally occurring form of P-450cam tends to dimerize, but further states that the catalytic activity of monomeric and dimeric enzymes in relation to camphor oxidation cannot be distinguished. . Since dimerization can be reversed using thiol group reducing agents, the authors conclude that dimers are formed by intermolecular cysteine disulfide bridges (S-S). However, the authors have not been able to determine whether dimerization is involved in one or more cysteines in a single P-450cam molecule. They were also unable to identify the cysteine residue (or residues) involved in this reaction, since neither the amino acid sequence nor the crystal structure of P-450cam was known at that time.

Na objasnenie pravdepodobných vplyvov bodových mutácií troch aromatických aminokyselinových zvyškov (Y96, F87 a F98) v kapse aktívneho miesta enzýmu sa použilo molekulové modelovanie. Náhradou akéhokoľvek z týchto aromatických zvyškov za menší hydrofóbny, nearomatický bočný reťazec dôjde k vzniku „aromatickej kapsy, ktorá by mohla viazať hydrofóbnejšie substráty. Na výpočet energie interakcie medzi aromatickou sondou a možnými mutantami monoxygenázy cytochróm P-450, kde boli uvedené zvyšky zamenené za alanín (F87A, Υ96Α a F98A) sa použil program GRID, vidťGoodford P. J., J. Med. Chem., 1985, 28, strana 849 až 857, Výsledky boli ďalej spracované graficky za použitia programového balíka Quanta (Quanta 4.0, Molecular Simulations Inc., 16 New England Executive Park, Burlington, MA 01803-5297) pre molekulové modelovanie.Molecular modeling was used to elucidate the likely effects of point mutations of the three aromatic amino acid residues (Y96, F87 and F98) in the enzyme active site pocket. Replacing any of these aromatic residues with smaller hydrophobic, non-aromatic side chains results in an " aromatic pocket that could bind more hydrophobic substrates. The GRID program was used to calculate the energy of the interaction between the aromatic probe and possible cytochrome P-450 monoxygenase mutants where the alanine residues (F87A, Υ96Α and F98A) were listed, see Goodford P.J., J. Med. Chem., 1985, 28, 849-857. The results were further graphically processed using the Quanta software package (Quanta 4.0, Molecular Simulations Inc., 16 New England Executive Park, Burlington, MA 01803-5297) for molecular modeling.

Zdá sa, že mutant F98A prejavuje najsilnejšiu väzbovú interakciu v aktívnom mieste dostupnom pre aromatickú sondu, zatiaľ čo pre Y96A je táto interakcia mierne slabšia a pre posledný uvedený mutant F87A je významne najnižšia. Pre prvé pokusy sa rozhodlo, že sa zamení tyrozín 96 za alanín, pretože tento je umiestnený bližšie k stredu väzbovej kapsy, zatiaľ čo fenylalanín 98 je umiestnený bližšie k jednému z okrajov. Aj odstránenie tyrozínu 96 zrejme znižuje špecifitu enzýmu ku gáfru, čo je spôsobené stratou možnosti vzniku vodíkových väzieb so substrátom.The F98A mutant appears to exhibit the strongest binding interaction at the active site available for the aromatic probe, while for Y96A this interaction is slightly weaker and for the latter F87A mutant is significantly lower. For the first attempts, it was decided to replace tyrosine 96 with alanine, since it is located closer to the center of the binding pocket, while phenylalanine 98 is located closer to one of the edges. Also, removal of tyrosine 96 appears to reduce the specificity of the enzyme to camphor, due to the loss of the possibility of hydrogen bonding to the substrate.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález popisuje mutantnú formu monoxygenázy cytochróm P-450cam, kde v polohe 334 je odstránený cysteínový zvyšok.The invention provides a mutant form of cytochrome P-450cam monoxygenase wherein at position 334 the cysteine residue is removed.

Vo výhodnom usporiadaní vynálezu je odstránenie uskutočnené pomocou substitúcie cysteínového zvyšku ľubovoľnou inou aminokyselinou (okrem cysteínu).In a preferred embodiment of the invention, the removal is accomplished by substituting a cysteine residue with any other amino acid (except cysteine).

V inom uskutočnení vynálezu môže byť cysteínový zvyšok 344 odstránený deléciou tohto aminokyselinového zvyšku z enzýmu.In another embodiment of the invention, cysteine residue 344 can be removed by deletion of this amino acid residue from the enzyme.

V inom uskutočnení vynálezu môže byť aj tyrozínový zvyšok v polohe 96 v mutantnej forme nahradený akýmkoľvek aminokyselinovým zvyškom okrem tyrozínu.In another embodiment of the invention, the tyrosine residue at position 96 in mutant form can also be replaced by any amino acid residue other than tyrosine.

Vo výhodnom usporiadaní'môže byť aminokyselina vhodná na substitúciu vybraná z nasledovných: alanín, arginín, asparagín, kyselina asparágová, cysteín, kyselina glutámová, glutamín, glycín, histidín, izoleucín, leucín, lyzín, metionín, prolín, serín, treonín, tryptofán, tyrozín a valín, s tým, že pre prípad výmeny cysteínu v polohe 334 nemôže byť nahrádzajúcou aminokyselinou cysteín a v prípade tyrozínu v polohe 96 nemôže byť nahrádzajúcou aminokyselinou tyrozín.In a preferred embodiment, the amino acid suitable for substitution may be selected from: alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glutamine, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, proline, tryptophan, threon, threonine tyrosine and valine, provided that cysteine at position 334 cannot be a replacement amino acid for cysteine, and tyrosine at position 96 cannot be a replacement amino acid for tyrosine.

V ďalšom výhodnom uskutočnení vynálezu je aminokyselinový zvyšok v jednej alebo vo viacerých z nasledujúcich polôh: 87, 98, 101, 185, 193, 244, 247, 295, 297, 395 a 396 zamenený za iný aminokyselinový zvyšok.In another preferred embodiment of the invention, the amino acid residue at one or more of the following positions: 87, 98, 101, 185, 193, 244, 247, 295, 297, 395 and 396 is replaced by another amino acid residue.

Pomocou modelovacieho programu Quanta sa skúmala štruktúra P-450cam vytvorená z publikovaných kryštalografických atómových súradníc. Zistilo sa, že existuje päť cysteínov v blízkosti povrchu P-450cam (cysteíny 58, 85, 136, 148, 334), ktoré sa môžu zúčastniť vytvárania intermolekulových disulfidových väzieb, ktoré potom vedú k tvorbe proteínových dimérov. Miestne sa uskutočnila špecifická mutagenéza tak, aby sa každý z týchto vyššie uvedených cysteínov substituoval alanínom. Vzniklo tak päť mutantných foriem enzýmu s „povrchovou mutáciou Cys-Ala („povrchové mutanty).Using the Quanta modeling program, the structure of the P-450cam created from published crystallographic atomic coordinates was investigated. It has been found that there are five cysteines near the surface of the P-450cam (cysteines 58, 85, 136, 148, 334) that can participate in the formation of intermolecular disulfide bonds, which then lead to the formation of protein dimers. Specific mutagenesis was performed locally so that each of the above cysteines was substituted with alanine. This resulted in five mutant forms of the enzyme with a " Cys-Ala surface mutation (" surface mutants).

Skúmal sa rozsah proteínovej dimerizácie vyskytujúci sa u prirodzeného typu P-450cam a u piatich „povrchových mutantov Cys-Ala. Prítomnosť diméru sa stanovila pomocou anexo7 vej „fast kvapalinovej chromatografie na stĺpci Resource-Q (Pharmacia) aj gélovou filtráciou na molekulovom site stĺpca Superose 12 (Pharmacia), a to u prirodzene sa vyskytujúceho typu P-450cam a u mutantných foriem C58A, C85A, C135A aThe extent of protein dimerization occurring in the wild-type P-450cam and in the five "surface mutants of Cys-Ala" was investigated. The presence of the dimer was determined by anion exchange fast chromatography on a Resource-Q column (Pharmacia) as well as by gel filtration on a Superose 12 molecular sieve column (Pharmacia) for the naturally occurring P-450cam type and for the mutant forms C58A, C85A, C135A and

I tI t

C148A. U mutantnej formy C334A (viď obrázok 2) sa nezistil žiadny dimér ani pri vysokej koncentrácii (v rozsahu 0,1 mM). Došli sme teda k záveru, že prirodzene sa vyskytujúci P-450cam dimerizuje intermolekulovými disulfidovými väzbamiC148. No dimer was found in the C334A mutant form (see Figure 2) even at a high concentration (in the range of 0.1 mM). Thus, we conclude that naturally occurring P-450cam dimerizes by intermolecular disulfide bonds

S-S medzi povrchovými cysteinmi 334 na dvoch molekulách proteínu.S-S between surface cysteines 334 on two protein molecules.

Mutácia v polohe C334A má zreteľne viditeľný účinok na odstránenie nežiaducej dimerizácie proteínu, v roztoku boli prítomné vždy len monomérne molekuly enzýmu. Ďalej sa zaznamenal úplne neočakávaný ďalší výhodný rys tejto mutácie. Tak ako všetky proteíny prejavuje prirodzene sa vyskytujúci P450cam po určitom čase státia agregáciu molekúl. Dôvod, prečo dochádza k agregácii proteínov, nie je jasný, ale agregáty P-450cam sú nerozpustné a katalytický neaktívne. U prirodzene sa vyskytujúceho P-450cam, ako aj u mutantných foriem C58A, C85A, C136A a C148A, dochádza počas skladovania pri teplote 4 °C a dokonca aj pri skladovaní v 50% glycerole pri teplote -20 °C k dimerizácii a ďalej aj k agregácii molekúl. Agregácia sa vyskytuje aj počas katalytickej funkcie enzýmu, najmä pri vyšších koncentráciách P-450cam, ktoré sú nutné pre ekonomicky realizovateľné priemyselné aplikácie, ako sú napríklad syntézy organických molekúl. U mutantnej formy C334A nebola dokázaná tvorba agregátov, dokonca ani pri použití milimolových koncentrácií počas troch dní a pri izbovej teplote. Dá sa.teda odvodiť, že mutácia v polohe C334A má výhodný vplyv na prácu s týmito proteínmi, na ich skladovanie a predĺženie času ich katalytického účinku.The mutation at position C334A has a clearly visible effect on the removal of unwanted protein dimerization, only monomeric enzyme molecules were always present in the solution. Furthermore, a completely unexpected further advantageous feature of this mutation was noted. Like all proteins, naturally occurring P450cam exhibits aggregation of molecules after some time. The reason for protein aggregation is unclear, but P-450cam aggregates are insoluble and catalytically inactive. Naturally occurring P-450cam, as well as mutant forms of C58A, C85A, C136A and C148A, dimerize during storage at 4 ° C and even when stored in 50% glycerol at -20 ° C and further on aggregation of molecules. Aggregation also occurs during the catalytic function of the enzyme, especially at higher concentrations of P-450cam, which are necessary for economically feasible industrial applications, such as the synthesis of organic molecules. The mutant form of C334A showed no aggregate formation, even when using millimole concentrations for three days and at room temperature. It can be concluded that the mutation at C334A has a beneficial effect on the handling, storage and prolongation of the catalytic effect of these proteins.

Veríme, že mutácia v polohe 96 je kľúčová pre schopnosť mutovanej formy enzýmu katalyzovať oxidáciu relatívne širokého okruhu organických substrátov. Ďalšie aminokyseliny susediace s aktívnym miestom enzýmu môžu byť tiež mutované tak, aby zmenili tvar a špecifitu aktívneho miesta. Týmito aminokyselinami sú zvyšky v polohách: 87, 98, 101, 185, 193, 244, 247, 295, 297, 395 a 396. Predpokladá sa, že aminokyseliny v jednej alebo vo viacerých z týchto polôh môžu byť nahradené buď malou hydrofóbnou aminokyselinou, čím sa dá zväčšiť aktívne miesto enzýmu, alebo veľkou hydrofóbnou aminokyselinou, čo vedie k zmenšeniu veľkosti aktívneho miesta. Ďalej môže ísť o nahradenie aminokyselinou s aromatickým kruhom, ktorý môže interagovať s príslušným aromatickým kruhom substrátu.We believe that the mutation at position 96 is crucial for the ability of the mutated form of the enzyme to catalyze the oxidation of a relatively wide range of organic substrates. Other amino acids adjacent to the active site of the enzyme may also be mutated to alter the shape and specificity of the active site. These amino acids are residues at positions 87, 98, 101, 185, 193, 244, 247, 295, 297, 395, and 396. It is contemplated that amino acids at one or more of these positions may be replaced by either a small hydrophobic amino acid, thereby increasing the active site of the enzyme, or a large hydrophobic amino acid, resulting in a reduction in the size of the active site. Further, it may be replaced by an amino acid having an aromatic ring, which may interact with the respective aromatic ring of the substrate.

Podmienky oxidačných reakcií sú popísané v priložených literárnych odkazoch. Typický enzýmový systém väčšinou ešte zahŕňa spolu s mutovanou formou enzýmu putidaredoxín a putidaredoxínreduktázu s NADH ako kofaktory. Príklad oxidácie cyklohexylbenzénu je popísaný ďalej v experimentálnej časti. Ďalej sú popísané aj príkllad rôznych typov uvažovaných organických zlúčenín. Zistili sme, že prirodzene sa vyskytujúci P-450cam je aktívny pri oxidácii veľkého počtu molekúl popísaných v nasledujúcich sekciách. Avšak vo všetkých prípadoch mala mutovaná forma P-450cam omnoho vyššiu aktivitu1 pri premene substrátu.The conditions of the oxidation reactions are described in the accompanying references. A typical enzyme system usually still includes, together with the mutated form of the enzyme putidaredoxin and putidaredoxin reductase with NADH as cofactors. An example of cyclohexylbenzene oxidation is described below in the experimental section. An example of the various types of organic compounds contemplated is also described. We have found that the naturally occurring P-450cam is active in oxidizing the large number of molecules described in the following sections. However, in all cases, the mutated form of P-450cam had a much higher activity 1 in substrate transformation.

i) Pod organickou zlúčeninou sa rozumie aromatické zlúčenina, buď uhľovodík, alebo iná zlúčenina použitá za podmienok, pri ktorých nedochádza k inaktivácii alebo denaturácii enzýmu. Pretože mutácia sa uskutočnila so zámerom vytvoriť v aktívnom centre enzýmu enzýmovú kap9 su viažucu aromáty, mutovaná forma enzýmu -je schopná katalyzovať oxidáciu širokého spektra organických zlúčenin. Príklady oxidácie aromatických a polyaromatických zlúčenín sú popísané ďalej v experimentálnej časti. Oxidácia týchto zlúčenín je celkom prekvapivá vzhladom na to, že je známe, že prirodzene sa vyskytujúca forma enzýmu je schopná oxidovať len zlúčeniny štruktúrne odovodené od gáfru a má malú aktivitu voči niekolkým ďalším molekulám, ako je styrén, viď Fruetet J. A., Collins J. R., Camper D. L., Loew G. H. a Ortiz de Montallano P. R., J. Jún. Chem. Soc., 1992, 114, strana 6987 až 6993; etylbenzén, viď Loida P. J. a Sligar S. G., Biochemistry, 1993, 32, strana 11530 až 11538; Loida P. J. a Sligar S. G., Protein Eng., 1993, 6, strana 207 až 212, deriváty tetralónu, viď Watanabe T. a Ishimura Y. J., Jún. Chem. Sec. 1989, lll, strana 410 až 411; a nikotín, viď Jones J. P., Trager W. F. a Carlson T. J., J. Jún. Chem. Soc., 1993, 115, strana 381 až 387.(i) Organic compound means an aromatic compound, either a hydrocarbon or other compound used under conditions that do not inactivate or denature the enzyme. Because the mutation was made to create an aromatic-binding enzyme capsule in the active enzyme center, the mutated form of the enzyme is capable of catalyzing the oxidation of a wide variety of organic compounds. Examples of oxidation of aromatic and polyaromatic compounds are described below in the experimental section. The oxidation of these compounds is quite surprising given that it is known that the naturally occurring form of the enzyme is capable of oxidizing only compounds structurally derived from camphor and has little activity against several other molecules such as styrene, see Fruetet JA, Collins JR, Camper DL, Loew GH and Ortiz de Montallano PR, J. Jun. Chem. Soc., 1992, 114, 6987-6993; ethylbenzene, see Loida P.J. and Sligar S.G., Biochemistry, 1993, 32, 11530-11538; Loida P.J. and Sligar S.G., Protein Eng., 1993, 6, pp. 207-212, tetralone derivatives, see Watanabe T. and Ishimura Y. J., Jun. Chem. Sec. 1989, III, pp. 410-41; and nicotine, see Jones J P., Trager W. F. and Carlson T. J., J. Jun. Chem. Soc., 1993, 115, pages 381-387.

ii) Organickou zlúčeninou môže byť aj uhľovodík, napríklad alifatický alebo alicyklický uhľovodík, ktorý nesie funkčnú skupinu (viď schému 1). Pred vlastnou oxidačnou reakciou sa aromatická chrániaca skupina naviaže na 1 funkčnú skupinu a po prebehnutí oxidačnej reakcie sa (uvedené chrániaca skupina) z funkčnej skupiny odstráni. Vhodnou chrániacou skupinou sa javí benzylová skupina. Chrániace skupiny slúžia na dva účely - jednak spôsobujú to, že substrát je viac hydrofóbny, a tým zosilňujú jeho väzbu k hydrofóbnej kapse enzýmu, a po druhé pomáhajú udržať substrát na mieste v aktívnom centre enzýmu. Tak je možné pomocou použitia vhodných aromatických chrániacich skupín dosiahnuť polohovo špecifickú aj priestorovo selektívnu hydroxyláciu substrátu. Príkladmi uhľovodíkov s jednou funkčnou' skupinou sú deriváty cyklohexánu, cyklopentánu a alkylov (viď schému 1) . Oxidačné produkty týchto zlúčenín sú cenným východiskovým materiálom na organické syntézy, najmä ak sú produkované v chirálne homogénnej forme. Medzi používané chrániace skupiny patria napríklad benzyl- alebo naftylétery alebo benzoylétery a amidy (viď schému 1). Významné sú aj benzoxazolové skupiny, ktoré sú vhodné ako skupiny chrániace karboxyl a N-benzyloxazolidínové skupiny, ktoré slúžia na ochranu aldehydových skupín. Obidva tieto typy chrániacich skupín sa môžu po prebehnutí enzýmovej oxidácie lahko odstrániť a boli popísané v literatúre zaoberajúcej sa mikrobiálnou oxidáciou aldehydov a kyselín, viď Davis H. G., Green R. H., Kelly D. R. a Roberts S. M.: „Biotransformation in Preparative Organic Chemistry, Academic Press, London, 1989, strana 169 ff.ii) The organic compound may also be a hydrocarbon such as an aliphatic or alicyclic hydrocarbon bearing a functional group (see Scheme 1). Prior to the actual oxidation reaction, the aromatic protecting group is bound to 1 functional group and, after the oxidation reaction, (said protecting group) is removed from the functional group. A suitable protecting group is benzyl. Protecting groups serve two purposes - firstly, making the substrate more hydrophobic, thereby enhancing its binding to the hydrophobic pocket of the enzyme, and secondly, helping to keep the substrate in place at the active center of the enzyme. Thus, both site-specific and space-selective hydroxylation of the substrate can be achieved using suitable aromatic protecting groups. Examples of single-functional hydrocarbons are cyclohexane, cyclopentane and alkyl derivatives (see Scheme 1). The oxidation products of these compounds are a valuable starting material for organic syntheses, especially when produced in chiral homogeneous form. Protecting groups used include, for example, benzyl or naphthyl ethers or benzoyl ethers and amides (see Scheme 1). Also important are benzoxazole groups which are suitable as carboxyl protecting groups and N-benzyloxazolidine groups which serve to protect aldehyde groups. Both of these types of protecting groups can easily be removed after enzymatic oxidation and have been described in the literature on microbial oxidation of aldehydes and acids, see Davis HG, Green RH, Kelly DR and Roberts SM: "Biotransformation in Preparative Organic Chemistry, Academic Press, London" , 1989, page 169 ff.

iii) Organickou zlúčeninou je ďalej alifatický alebo alicyklický uhlovodík C 4 až C12. Oxidácia cyklohexánu a lineárnych a rozvetvených uhľovodíkov je popísaná ďalej v experimentálnej časti. Zistilo sa, že na oxidáciu týchto molekúl je možné použiť aj prirodzene sa vyskytujúcu formu enzýmu P-450cam, ale jej aktivity sú nízke a mutantné formy mali vo všetkých prípadoch podstatne vyššie aktivity.iii) The organic compound is further a C 4 to C 12 aliphatic or alicyclic hydrocarbon. The oxidation of cyclohexane and linear and branched hydrocarbons is described below in the experimental part. It has been found that a naturally occurring form of the enzyme P-450cam can also be used to oxidize these molecules, but its activities are low and the mutant forms have substantially higher activities in all cases.

iv) Organickou zlúčeninou môže byť aj halogenovaný alifatický alebo alicyklický uhľovodík. Oxidácia lindánu (hexachlórcyklohexánu) je popísaná nižšie.iv) The organic compound may also be a halogenated aliphatic or alicyclic hydrocarbon. The oxidation of lindane (hexachlorocyclohexane) is described below.

Vytvorili sa aj mutanty enzýmu, v ktorých je substitúcia v aktívnom centre kombinovaná s povrchovou mutáciou. U týchto mutantov je cysteín v polohe 334 nahradený alanínom a namiesto tyrozínu v polohe 96 (Y96) obsahujú alanín, leucín, valín alebo fenylalanín. Nakoniec sa skombinovalo niekolko mutácií v aktívnom mieste a uvedená mutácia na povrchu enzýmu a vytvorili sa tak mutantné formy enzýmu s násobnými mutáciami. Gény kódujúce cytochróm P-450cam a jeho prirodzených partnerov pri prenose elektrónov putidaredoxín a putidaredoxínreduktázu sa amplifikovali za využitia polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) z celkovej bunkovej DNA izolovanej z P. puťida. Ďalej sa použili nasledujúce kombinácie ·· expresívneho vektora a hostiteľského kmeňa E. coli: vektor pRH1091 (viď Baldwin J. E., Blackburn J. M., Heath R. J. a Sutherland J. D., Bioorg. Med. Chem. Letts. 1992, 2, strana 663 až 668) v kmeni JM109 pre P-450cam; vektor pUC118 v kmeni JM109 pre putidaredoxín; a vektor pGL Wll v.kmeni DH5 pre putidaredoxínreduktázu. Cielená mutagenéza pomocou oligonukleotidov sa uskutočnila za použitia subklonu M13 postupom podlá Zollera a Smitha (viď Zoller M. J. a Smith M., Nucleic Acids Res., 1982, 10, strana 6487 až 6500). Selekcia mutantov sa uskutočňovala metódou podlá Kunkela (viď Kunkel T.Enzyme mutants have also been created in which substitution at the active center is combined with a surface mutation. In these mutants, cysteine at position 334 is replaced by alanine and, instead of tyrosine at position 96 (Y96), contains alanine, leucine, valine or phenylalanine. Finally, several mutations in the active site and said mutation on the surface of the enzyme were combined to form mutant forms of the enzyme with multiple mutations. The genes encoding cytochrome P-450cam and its natural electron transfer partners putidaredoxin and putidaredoxin reductase were amplified using polymerase chain reaction (PCR) from total cellular DNA isolated from P. putida. Further, the following combinations of expression vector and E. coli host strain were used: vector pRH1091 (see Baldwin JE, Blackburn JM, Heath RJ and Sutherland JD, Bioorg. Med. Chem. Letts. 1992, 2, pp. 663-668). strain JM109 for P-450cam; vector pUC118 in strain JM109 for putidaredoxin; and the pGL W11 vector in strain DH5 for putidaredoxin reductase. Targeted oligonucleotide mutagenesis was performed using the M13 subclone following the procedure of Zoller and Smith (see Zoller, M.J. and Smith, M., Nucleic Acids Res., 1982, 10, 6487-6500). Mutant selection was performed by the method of Kunkel (see Kunkel T.).

A.) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, 82, strana 488 až 492) .A.) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, 82, 488-492).

Väzba potenciálnych substrátov sa skúmala pomocou spektrofotometrických metód. Prirodzene sa vyskytujúci enzým sa vyskytuje v hexakoordinovanej nízkospinovej forme so slabo viazanou vodou na šiestom koordinačnom mieste a prejavuje charakteristické Soretovo spektrum pri vlnovej dĺžke 418 nm.The binding of potential substrates was investigated by spectrophotometric methods. The naturally occurring enzyme occurs in a hexacoordinated low spin form with poorly bound water at the sixth coordination site and exhibits a characteristic Soret spectrum at a wavelength of 418 nm.

Väzbou gáfru a analogických substrátov ako adamantanónu, adamantánu a norbonánu dôjde k zmene hemového kruhu na pentakoordinovanú vysokospinovú formu, ktorá má charakteristický Soretov pás pri 392 nm. Tento posun spinového stavu hemu je sprevádzaný zvýšením redukčného potenciálu hemu, čo umožňuje fyziologický prenos elektrónov z putidaredoxínu za súčasnej redukcie P-450cam a iniciuje tak katalytický hydroxylačný cyklus, viď Sligar S. G. a Gunsalus I. C., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1976, 73, strana 1078 až 1082. Posun spinového stavu hemu je tak kvalitatívnym ukazovateľom pravdepodobnosti, že molekuly uvedené v tabuľke 1 a 2 sú oxidované pomocou prirodzene sa vyskytujúceho typu P-450cam, respektíve pomocou jeho mutantných foriem.Binding of camphor and analogous substrates such as adamantanone, adamantane, and norbonane will change the heme ring to a pentacoordinated high-spin form having a characteristic Soret band at 392 nm. This shift in the heme spin state is accompanied by an increase in the heme reduction potential, which allows physiological transfer of electrons from putidaredoxin while reducing the P-450cam and initiating a catalytic hydroxylation cycle, see Sligar S.G. and Gunsalus I. C., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1976, 73, pages 1078-1082. The shift of the heme spin state is such a qualitative indicator of the probability that the molecules listed in Tables 1 and 2 are oxidized by the naturally occurring type P-450cam, respectively by its mutant forms.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Pufrovaný roztok (50mM Tris.HCl, pH 7,4), zvyčajne s objemom 3 ml, obsahujúci ΙΟμΜ putidaredoxín, 2μΜ putidaredoxínreduktázu, ΙμΜ monooxygenázu cytochróm P-450cam (prirodzene sa vyskytujúci typ alebo mutantnú formu), 200 mM KC1, 50 pg/ml hovädzej pečeňovej katalázy (Sigma) a 1 mM cieľovú organickú zlúčeninu, ako je napríklad cyklohexylbenzén (pridaný ako 0,IM zásobný roztok v etanole) sa inkuboval pri teplote 30 °C 5 minút. Enzýmová reakcia sa odštartovala pridaním NADH po výslednú koncentráciu 2 mM. V desaťminútových intervaloch sa pridávali štyri alikvóty NADH na zvýšenie jeho koncentrácie vždy o 1 mM. Po 30 minútach inkubácie sa pridal aj jeden alikvót substrátu tak, aby jeho koncentrácia vzrástla o 1 mM. Reakcia sa zastavila po 60 minútach pridaním 0,5 ml chlororoformu a vortexovaním zmesi. Fázy sa oddelili centrifugáciou (4000 x g) pri 4 °C. Choroformová vrstva sa analyzovala plynovou chromatografiou.Buffered solution (50mM Tris.HCl, pH 7.4), usually with a volume of 3 ml, containing ΙΟμΜ putidaredoxin, 2μΜ putidaredoxin reductase, tochμΜ cytochrome P-450cam monooxygenase (naturally occurring type or mutant form), 200 mM KCl, 50 µg / ml ml of bovine liver catalase (Sigma) and 1 mM target organic compound, such as cyclohexylbenzene (added as a 0.1M stock solution in ethanol) were incubated at 30 ° C for 5 minutes. The enzyme reaction was started by adding NADH to a final concentration of 2 mM. Four aliquots of NADH were added at 10 minute intervals to increase its concentration by 1 mM each. After 30 minutes of incubation, one aliquot of the substrate was added to increase its concentration by 1 mM. The reaction was stopped after 60 minutes by adding 0.5 ml of chloroform and vortexing the mixture. The phases were separated by centrifugation (4000 x g) at 4 ° C. The choroform layer was analyzed by gas chromatography.

Čo sa týka množstva substrátových zlúčenín, -ako je napríklad cyklohexylbenzén, u ktorých nie sú komerčne dostupné všetky produkty oxidácie pomocou P-450cam, chloroformové extrakty sa odparia do sucha pod prúdom dusíka. Zvyšky sa po odparení extrahujú hexánom a óxidačné produkty sa delia vysokotlakovou kvapalinovou chromatografiou, pomocou elúcie s gradientom hexán-izopropylalkohol. Prečistené produkty sa potom identifikujú pomocou hmotnostnej spektroskopie a najmä pomocou magnetickej rezonančnej spektroskopie.With respect to a number of substrate compounds, such as cyclohexylbenzene, for which not all P-450cam oxidation products are commercially available, the chloroform extracts are evaporated to dryness under a stream of nitrogen. After evaporation, the residues are extracted with hexane and the oxidation products are separated by high pressure liquid chromatography, eluting with a hexane-isopropyl alcohol gradient. The purified products are then identified by mass spectroscopy and in particular by magnetic resonance spectroscopy.

Pre rôzne substráty, ktoré sa líšia svojou rozpustnosťou vo vodnom tlmivom roztoku, sa líši množstvo substrátu pridané do inkubačných zmesí. Koncentrácia sa mení v rozsahu od 0,2 do 4 mM výslednej koncentrácie substrátu. Koncentrácia NADH sa meria spektrofotometrieky pomocou absorbancie pri 340 nm, vo všetkých prípadoch sa v priebehu inkubácie pridávalo ďalšie množstvo substrátu aj NADH.For different substrates, which differ in their solubility in aqueous buffer, the amount of substrate added to the incubation mixtures varies. The concentration varies from 0.2 to 4 mM of the final substrate concentration. The NADH concentration is measured by spectrophotometry by absorbance at 340 nm, in all cases an additional amount of substrate and NADH were added during incubation.

Využitím vyššie uvedených experimentálnych spôsobov autori vynálezu preverili veľký počet organických zlúčenín, ktoré by mohli slúžiť ako substráty pre prirodzene sa vyskytujúcu formu P-450cam aj pre mutovanú verziu enzýmu Y96A. Vynález zahŕňa mutanty označené Y96V, Y96L, Y96f, C334A, kombinovaný mutant F87A-Y96G-F193A a mutanty s kombináciou mutácií na aktívnom mieste a ná povrchu enzýmu Y96A-C334A, Y96V-C334A, Y96L-C334A, Y96F-C334A a F87A-Y96G-F193A-C334A. Výsledky pre mutantné formy C334A a C334A-Y96A sú zhrnuté v tabuľkách 1 a 2, kde sú štruktúrne podobné molekuly uvedené v spoločných skupinách.Using the above experimental methods, the inventors screened a large number of organic compounds that could serve as substrates for both the naturally occurring form of P-450cam and the mutated version of the Y96A enzyme. The invention encompasses mutants designated Y96V, Y96L, Y96f, C334A, the combined mutant F87A-Y96G-F193A, and mutants with a combination of mutations at the active site and on the surface of the enzyme Y96A-C334A, Y96V-C334A, Y96L-C334A, Y96F-C334A and F87A- -F193A-C334A. The results for the mutant forms C334A and C334A-Y96A are summarized in Tables 1 and 2, where structurally similar molecules are listed in common groups.

Tabulka 1 popisuje spotrebu NADH na oxidačnú reakciu malých lineárnych, rozvetvených a cyklických uhľovodíkov za použitia mutovanej formy enzýmu Y96A-C334A. Tabuľky 2(a) až 2(h) popisujú detaily o rozdelení produktov jednotlivých mu tantných foriem enzýmu a vhodné kombinácie substrátov pre tieto enzýmy tam, kde sú tieto údaje známe.Table 1 describes the consumption of NADH for the oxidation reaction of small linear, branched, and cyclic hydrocarbons using the mutated form of the enzyme Y96A-C334A. Tables 2 (a) to 2 (h) describe the details of the distribution of the products of each mutant enzyme form and the appropriate substrate combinations for these enzymes where these data are known.

Cysteínový zvyšok v polohe 344 sa môže odstrániť porno cou všetkých voľne dostupných štandardných spôsobov známych zo stavu techniky, a preto tu nie je jeho odstránenie podrobne popísané.The cysteine residue at position 344 can be removed by porn from all freely available standard methods known in the art, and therefore its removal is not described in detail here.

Schéma 1Scheme 1

Tabuľka 1Table 1

Kapp (μΜ)3 Kapp (μΜ) 3 WT WT Y96A Y96A '7 '7 1 1 6,3 6.3 12 12 2 2 12 12 28 28 & & 3 3 í I s I 1,4 . 1.4. 4 4 330 330 92 92 cro cro 5 5 >1500b > 1500 p 73 73

a Hodnoty sú priemerom dvoch nezávislých meraní za použitia metódy podía Sligara (Sligar S. G., Biochemistry, 1976, 15, strana 5399 až 5406) . Hodnota Kapp velmi závisí od koncentrácie iónov K+ v tlmivom roztoku. Pri hodnotách [K*] > 150 mM je Kapp pre gáfor 0,6 μΜ pre enzým divého typu aj pre mutant Y96A. Údaje v tejto tabulke sa stanovili pri [K+] = 70 mM vo fosfátovom tlmivom roztoku s pH 7,4 preto, aby sa zabránilo vysoleniu substrátov pri vyšších koncentráciách iónov. and Values are the average of two independent measurements using the Sliger method (Sligar SG, Biochemistry, 1976, 15, pp. 5399-5406). The Kapp value greatly depends on the concentration of K + ions in the buffer. At [K *] values> 150 mM, the Kapp for camphor is 0.6 μΜ for both the wild-type enzyme and the Y96A mutant. The data in this table was determined at [K + ] = 70 mM in phosphate buffer pH 7.4 to avoid salting out of the substrates at higher ion concentrations.

b Nedosiahla sa saturácia. b Saturation not reached.

9 9 s with 0 0 0 0 0 0 0 0 S WITH Q Q O ABOUT Podskupina: 1 kruh Subgroup: 1 circle (S)-(+)-Karvon (S) - (+) - Carvone ►*> ro r+ «< H O ŕt H' O b* ro x CX b ► *> ro R + «< H ABOUT RT H ' ABOUT b * ro x CX b Ä (B X 3' Ä (B X 3 ' o >< x H* o tr a> x 3> 3 about > < x H * about tr a> x 3> 3 H* 1 n >< x H O 3· ro x 3 P. H· rt„ 3 H * 1 n > < x H ABOUT 3 · ro x 3 P. H · rt " 3 H* tJ n m: x H 0 3 rt X 3 P- H- nv 3H * tJ n m: x H 0 3 rt X 3 P-H- n v 3 o .< x* o tr rt x fl>v 3o. <x * o tr rt x fl> in 3 ω rt K g' ω rt The g ' w r*· «< H cr (D b N ΠΧ b w r * · «< H cr (D b N ΠΧ b H O K c rt» 3 H ABOUT The C rt » 3 to . rt 3 N rts 3it. rt 3 N rt s 3 Η» O Η » ABOUT cn O cn ABOUT 1 1 1 1 1 ! 1 ! 3 P. 3 P. 1 1 1 1 < 3 ‘C U N 0 X* X* > o o ω W M Ό ►Ú Ό HH· H- 3 3 3 C O o < < < 3 ‘C U N 0 X * X *> o o ω W M Ό ►Ú Ό HH · H- 3 3 3 C O o << W H· r+ «< *O W H · R + «< *ABOUT cn o cn about LP O LP ABOUT 1 1 1 1 cn cn 3 P. 3 P. cn cn 1 1 1 1 1 1 1 1 < 3 σ H H < 3 σ H H M O M ABOUT K o o The about about o about cn o cn about M cn M cn 3 P- 3 P- ►fc. o ►fc. about OJ o OJ about ►Cs. O ►Cs. ABOUT ω o ω about I I < 3 >< w· ω N o x* x- > 0 O M U M Ό U Ό HH· H· 3 3 3 C O O < < <> X. < 3> <w · ω N o x * x -> 0 O M U M Ό U · H · H · 3 3 3 C O O << <> X. g rt g (t K tO > g rt g (t The tO > 00 o t 00 o t -J o -J about cn o cn about cn o cn about K) o K) about 3 P. 3 P. ►£> O ► £> ABOUT ω o ω about ►fc. o ►fc. about Ca) O . ca) ABOUT . 1 1 < ω σ H H < ω σ H H u a n > 2 σ 3 tE rt •o p 3 u and n> 2 σ 3 tE rt • o p 3 U H «< c+ Ό U H «< a + Ό b O O b ABOUT ABOUT + + + + h3 S K > rt σ 3 W rt •o p 3h3 S K > rt σ 3 W rt • op 3 g I rt K to en > g I rt The it en > b n •Ό b n • Ό

Interakcia P450cam-substrátP450cam-substrate interaction

Η bΗ b

tr ctr c

Hi íu toHi íu to

nn

P t-iro *3P t-iro * 3

PP

ÍV oÍV o

H ·

P ►tiP ►ti

-ŕO o-àO o

PP

II

PP

PP

CTCT

C*· dC * · d

Dx r+Dx r +

H fU σH fU σ

cC

Hihi

0)0)

ΓΌ ďΓΌ ď

S WITH n n n n o-o o o O íS ABOUT IS Q cy Q cy n c j n C j Q. σ Q. σ a σ F and σ F r° o £/ r ° about £ / O v? o ABOUT in? about =o q d = o q D O V# ABOUT IN# Podskupina: 2 kruhy, DEM Subgroup: 2 circles, DEM CC Φ p N << H ΠΧ r+ •ro b CC Φ p N << H ΠΧ r + • ro b rt K P a tn 1 (n rt P· H V S' rt The P and tn 1 (n rt P · H IN WITH' n p; x* P> O 3 o x p; p> t p 3 N p, 3 n p; x * P> ABOUT 3 about x p; p> T p 3 N p. 3 a P- Hl p 3 k: p· and P- hl p 3 k: p · n p. tn 1 M <f P· H tr to» 3 n p. tn 1 M <f P · H tr it » 3 a P· tr (D 3 N H and P · tr (D 3 N H z 1 Hi P 3 k; P tr p 3 N >< P* P\ 3 from 1 hi P 3 k; P tr p 3 N > < P * P \ 3 a P 3 < P σ P 3 N 0 P' rt and P 3 < P σ P 3 N 0 P ' rt o X P o p· (B X p; P Hl Λ 3 ·< P X“ P rt O' 3 about X P about p · (B X p; P hl Λ 3 · < P X " P rt ABOUT' 3 a P 3 N O Hl P 3 Ο» 3 and P 3 N ABOUT hl P 3 Ο » 3 tt H· U— <D P Ŕ nx r+ ro b tt H · U- <D P À nx R + ro b tt H- •-b ro 3 P* B to r+ Φ- 3 tt H • -b ro 3 P * B it R + Φ- 3 ] ] 1 1 N> O N> ABOUT 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 H* O H * ABOUT 1 1 < 3 p: P* tn N 0 X X > O 0 tn tn tn ’C OOP· P- P· 3 3 3 C 0 O < < f<> ‘-Cv. < 3 p: P * tn N 0 X X> O 0 tn tn tn C OOP · P-P · 3 3 3 C 0 O <<f <> ‘-Cv. tt P· 4 £ Ό tt P · 4 £ Ό tn tn I I W O W ABOUT ΓΌ O ΓΌ ABOUT ΙΌ O ΙΌ ABOUT 1 1 tn tn tn tn w o w about w o w about tn tn tn tn < tn σ i-3 H < tn σ i-3 H tn tn tn tn 1 1 00 o 00 about 1 1 ŕ» O à » ABOUT tn tn tn tn tn tn 1 1 σ» o σ » about 1 1 ho O him ABOUT ►£> tn ► £> tn < 3 P· tn N 0 x· X > 0 0 tn tn tn Ό a *0 P· p- P- 3 3 3 3 O o c < ►<«. ><' < 3 P · tn N 0 x · X> 0 0 tn tn tn Ό a * 0 P · p- P- 3 3 3 3 O o c < ► < «. > < ' š 1 rt H a £ with 1 rt H and £ s P- with P- 1 1 3 P- 3 P- kD O kD ABOUT tn o tn about tn tn tn tn 3 P. 3 P. 1 1 3 P- 3 P- ŕQ O RQ ABOUT tn o tn about 3 P- 3 P- < w σ , H *-3 < w σ, H -3 * a g H > P σ 3 K P •o 0 P and g H> P σ 3 K P • o 0 P t) H· < t-r. r+ << Ό t) H · < t r. R + << Ό o o •Ό about about • Ό + + a Z H > P σ 3 Ä P •Ό 3 P and Z H> P σ 3 Ä P • Ό 3 P ? í (t h; kO £ ? s (t h; kO £ + + O o •Ό ABOUT about • Ό

Interakcia P450cam-substrátP450cam-substrate interaction

ΗΗ

CU σCU σ

cC

Η.Η.

x tu to θ' ’x here θ '’

' 2=0 ro ι'2 = 0 years

W c+ <<W c + <<

HH

P r+P r +

O trO tr

H· bH · b

about"

Š WITH g* g * kO kO P ct P ct ft ft hh hh H H K The H* H * P P o. about. c C O ABOUT 3 3 o about tr tr H H H · Φ Φ 3 3 3 3 o. about. 0 » 3 3 3 3

hi ro p* i ehi ro p * i e

oabout

HH

Π>, ?ť tuΠ>, read here

H tr oH tr o

x h:x h:

PP

P*P *

Oo trOo tr

p.p.

tn to otn it o

tn tn otn tn o

C oWhat

H tn oH tn o

T) T) > > Φ Φ 3 3 3 3 ft ft P P K The 3 3 P P ct ct o about H H flh FLH (ti (ti 3 3 3 3

ro oro o

3 3 m: m: H' H ' u at N N o about x- x- x* > x *> 0 0 0 u 0 u to it M Ό M Ό x> x> Ό P- Ό P- P · P· 3 P · 3 3 3 3 C 3 C o about o about < < < < <> <>

<<

m σm σ

i-3i-3

1-31-3

P H' P H ' C/i C / i N N o about X X ?r ? r > > o about o about w w ω ω M M Ό Ό a and Ό Ό H · H · H · 3 3 3 3 3 3 C C 0 0 0 0 < < < < <- <- *< * <

<:<:

tathe

D ►3D ►3

1-3 ►0 h1-3 ►0 h

(D (D(D (D

PP

O oO o

•Ό h3• Ό h3

H (DH (D

SG 0 3SG 0 3

OABOUT

O ►aO ►a

OABOUT

H· <H · <

<<<<

<+ <<<+ <<

ΌΌ

K to £K to £

UU

H· r+ <<H + r + <<

V £V £

<*<*

S (+S (+

K to £K to £

Interakcia P450cam-substrátP450cam-substrate interaction

HH

0) σ0) σ

cC

Hi ž?Hi ž?

toit

I^TlI I ^ tli § § cg cg §3 §3 .% .% Podskupina: 4, 5 kruhov Subgroup: 4, 5 circles Perylén perylene Ό v< H fl\ 3 Ό in < H fl \ 3 tí P c o 4 03 3 P (TX P they P C about 4 03 3 P (TX P P «β ΓΌ 1 tc ro P N 03 P P tí 03 O rtx 3 P «β ΓΌ 1 tc ro P N 03 P P they 03 ABOUT RTX 3 O P* N <TX P ABOUT P * N <TX P 1 1 1 1 1 I 1 I 1 1 1 1 < 3 LP- U N 0 X X O 0 O to w to Ό B Ό H· P· H- p 3 3 3 0 0 < < <>><v. < 3 LP- U N 0 X X 0 O to w to Ό B · H · P · H- p 3 3 3 0 0 <<<>> <v. 31 H· <3. P 31 H · <3rd P 1 1 1 1 Cn Cn 1 1 1  1 < to σ H H < it σ H H *o *about 1 1 K) o K) about 1 1 1 1 < 3 k: p· to N 0 x* x > 0 0 to to to Ό 3 Ό P· p· p· p 3 3 3 0 0 < < <> ·<♦ < 3 k: p · it N 0 x * x> 0 0 to to 3 Ό P · p · p 3 3 3 0 0 << <> · <♦ % £ ft K <0 % £ ft The <0 1 1 1 1 M O M ABOUT 1 1 1 1 < U α H H < U α H H Premena NADH? transformation NADH? tí H· P <<: Ό they H · P <<: Ό O O ABOUT ABOUT Premena NADH? transformation NADH? í ft K <0 s ft The <0 O O •0 ABOUT ABOUT • 0

Interakcia P45Ocam-substrátP45O cam-su interaction bstrát

ΗΗ

CU σCU σ

cC

PSPS

QJQJ

MM

Θ'Θ '

Interakcia P450cam-substrátP450cam-substrate interaction

ΗΗ

P tr £P tr £

H,H,

OJ roOJ ro

Hlhl

Ý Ý t—t o k n Ľ, SC — n g* --- O tO w n — SC o — K o “ Ä tO o — w to O O K SC ~ M. o J, ffi N 1t — t window Ľ, SC - n g * --- O tO wn - SC o - K o Ä t o - w to OOK SC ~ M. o J, ffi N 1 o ä to Ô SC tO O O w II o Ä o K to -J o o o K about ä it ABOUT SC tO ABOUT ABOUT w II about Ä about The it -J about about about The n se GJ O se to G* W O ω o GJ Z p) n with GJ ABOUT with it G * W ABOUT ω about GJ FROM p) o se u> o K fQ M tn n x w about with u> about The fQ M tn n x w n se U o Ä M H· a Ä u> n with U about Ä M H · and Ä u> Podskupina: n-alkány Subgroup: n-alkanes H· N O Ό 4 CTX P H · N ABOUT Ό 4 CTX P skvalén squalene kyselina olejová acid oil SDS SDS n-heptadekán n-heptadecane n-hexadekán n-hexadecane n-dodekán n-dodecane n-undekán n-undecane n-dekan n-decane n-nonán n-nonane n-oktán n-octane n-heptán n-heptane P 1 pr m x cis P P 1 pr m x C sharp P n-pentán n-pentane 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 nd th 1 nd 1 th nd th 1 1 1 1 cn cn 1 1 1 1 ^spinu vysokospinový/ nízkospinový ^ spin high-spin / low spin U H· 4 <-+ «c Ό U H · 4 <- + «c Ό 1 1 1 1 10? 10? 20 20 1 1 1 1 nd th nd th nd _ th _ 1 1 Ln Ln cn cn Ln Ln Vs DTT Vs DTT 10 1 1 10 1 1 1 1 1 1 I I 1 1 1 1 <J1 <J1 20 20 nd th 70 70 co O what ABOUT 60 60 θ'» C) θ ' » C) 55 55 ^spinu vysokospinový/ nízkospinový ^ spin high-spin / low spin Mutant Y96A Mutant Y96A 10 10 20 20 K) o l K) about l 6060 1 1 1 1 tn tn 20 20 nd I___ th I___ 45 45 45 45 40 40 »£> O »£> ABOUT 40 40 Vs DTT Vs DTT Premena NADH? transformation NADH? Divý typ Wild type GC? GC? + + + + + + + + + + Premena NADH? transformation NADH? 1 ft K to 1 ft The it GC? GC?

ΗΗ

P r+ fD oP r + fD o

H· ►dH · ►d

VJlVJL

OABOUT

OABOUT

II

P cr ωP cr ω

r+ br + b

03.03.

Γ+ i-3Γ + i-3

OJ σOJ σ

cC

H.H.

?V íu w? V íu w

vQvQ

oA, oA, o=^ o . o = ^ o. na 0 & x· •š P· P PJ ha o & CT P (IX συ 0). H·. P* c on the 0 & x · •with P · P PJ ha about & CT P (IX συ 0). H ·. P * C σ P· 0 x· P* O Ό (D P r+ P Q. P· S' σ P · 0 x · P * ABOUT Ό (D P R + P Q. P · WITH' (ÍR)-(-)-Fenchón (R) - (-) - fenchone O P* or ϊ» p Λ Ον 1 3 7 o ¢. h; o 1OP * or p »p Λ Ο 1 1 3 7 o ¢. h; o 1 cn O cn ABOUT kC> O EUR> ABOUT 00 o 00 about ^spinu vysokospinový/ nízkospinový ^ spin high-spin / low spin ta H· < 1 r+ << TJta H < 1 r + << TJ 00 O 00 ABOUT O ABOUT 00 o 00 about < ω σ H H < ω σ H H to o it about tn O tn ABOUT 00 o 00 about áspinu vysokospinový/ nízkospinový ASPI high-spin / low spin 5 6 rt K <o £ 5 6 rt The <o £ to o it about 00 o 00 about 00 o 00 about < 01 σ H H < 01 σ H H Premena NADH? transformation NADH? ta H· 4 4 Ta the H · 4 4 the o o •u about about • u Premena NADH? transformation NADH? 5 I rt H <o £ 5 I rt H <o £ O Ω •o ABOUT Ω •about

Interakcie P450cam-substrát ι-3 tu tr ďInteractions of P450cam-substrate ι-3 here class

HLHL

K tuK tu

M !?M!?

Tabuľka 3Table 3

Premena alkánov pôsobením mutantov P450camConversion of alkanes by P450cam mutants

Všetky mutanty uvedené nižšie obsahujú aj mutáciu C344A. Rýchlosť premeny sa stanovovala ako úbytok NADH (nmol NADH/nmol P450cam/s).All mutants listed below also contain the C344A mutation. The conversion rate was determined as the loss of NADH (nmol NADH / nmol P450cam / s).

Substrát substrate Dĺžka hlavného reťazca Length of main chain Názov Title Divý typ Wild type Y96A Y96A C4 C4 n-bután n-butane - - - - C4 C4 2-metylbután 2-methylbutane pozadie background 4, 6 4, 6 C4 C4 2,3-dimetylbután 2,3-dimethylbutane pozadie background 16, 8 16, 8 C4 C4 2,2-dimetylbután 2,2-dimethylbutane pozadie background 14,0 14.0 C5 C5 n-pentán n-pentane pozadie background 5, 8 5, 8 C5 C5 2-metylpentán 2-methylpentane 3, 8 3, 8 11,7 11.7 C5 C5 3-metylpentán 3-methylpentane 1,3 1.3 14,2 14.2 C5 C5 2,4-dimetylpentán 2,4-dimethylpentane 0,2 0.2 12, 6 12, 6 C5 C5 2,2-dimetylpentán 2,2-dimethylpentane 5,2 5.2 12, 8 12, 8 C5 C5 2,2,4-trimetylpentán 2,2,4-trimethylpentane 0,9 0.9 5, 3 5, 3 C5 C5 3-etylpentán 3-ethylpentane pozadie background 16,2 16.2 C6 C6 n-hexán n-hexane pozadie background 6, 0 6, 0 C6 C6 2-metylhexán 2-methylhexane pozadie background 10, 6 10, 6 C7 C7 n-heptán n-heptane 2,7 2.7 4,4 4.4 C7 C7 2-metylheptán 2-methylheptane pozadie background 2,1 2.1 C7 C7 4-metylheptán 4-methylheptane 1,4 1.4 10,2 10.2 C8 C8 n-oktán n-octane pozadie background 5, 8 5, 8 C7 C7 cykloheptán cycloheptane 4,4 4.4 42, 5 42, 5

Štruktúry produktov a rozmiestnenie funkčných skupín po oxi dácii substrátov pomocou mutantov aktívneho miesta P450cam. „pozadie - typické pozadie rýchlosti oxidácie NADH je 0,07 nmol NADH (nmol P450cam)_1 s-1 chemicky naj reaktívnejšie miestoProduct structures and functional group deposition after oxidation of substrates using P450cam active site mutants. Background - typical background of oxidation rate of NADH is 0.07 nmol NADH (nmol P450cam) _1 s -1 chemically most reactive site

o io i

oabout

Celkové množstvo produktov(plocha/105)Total quantity of products (area / 10 5 ) p -9 p -9 r s r with • D alebo L L alebo d • D or L L or d Produkty cyklohexylbenze'nu Cyclohexylbenzene products 1 : cis-4-ol 1: cis-4-ol trans-4-ol I trans-4-ol I 3-ol 3-ol ω 1 o t—1 ω 1 o t— 1 o 00 about 00 12 12 25 i_ 25 I_ 20 20 43 43 WT WT Produkty (v percentách) pre jednotlivé mutanty: Percentage of products for each mutant: -J ►b. -J ►B. 45 45 15 15 20 20 20 20 >-< vo cn > - < within cn H1 KH 1 K 13 13 σ> σ> 27 27 5454 Y96F Y96F 10, 4 10, 4 16 16 23 23 23 23 38 38 K vo σ> tr* The within σ> tr * 12, 5 12, 5 23 23 10 10 ω Ό ω Ό 28 28 K VO Ch < The VO ch <

Tabuíka 4(a)Table 4 (a)

Štruktúra produktov a rozmiestnenie funkčných skupín po oxidácii substrátov pomocou mutantov aktívneho miesta P450cam.Product structure and functional group deposition after oxidation of substrates using P450cam active site mutants.

Všetky mutanty zobrazené nižšie obsahujú aj mutáciu C334A.All of the mutants shown below also contain the C334A mutation.

chemicky reaktívne miestachemically reactive sites

Tabuľka 4(b)Table 4 (b)

Celkové množstve produktov(plocha/105)Total quantity of products (area / 10 5 ) O: o 0O : o 0 0^ 0 ^ Produkty naftalénu Naphthalene products N) 1 O H* N) 1 ABOUT H * h-» 1 o M h- » 1 about M o •x o M en about • x about M en O ABOUT H* O O H * ABOUT ABOUT S H WITH H 1 Produkty (v percentách.) pr® jednotlivé mutanty: 1 Percentage of products for each mutant: 1,1 1.1 O ABOUT t-> O O t-> ABOUT ABOUT K co en > The what en > NJ (fc. NJ (Fc. O ABOUT t-1 O Ot- 10 O K CD Ch The CD ch o > -xj about > -xj O ABOUT J—1 o oJ— 1 o h; CO Ch f h; WHAT ch F M •x (fc. M • x (Fc. O ABOUT I-* o o I- * about about K CO Ch < The WHAT ch < O H ABOUT H O ABOUT ŕ—1 O O—— 1 O O 00 hl to Si g3 Ch O 1 00 hl to Are you g3 ch ABOUT 1

Tabuľka 4(c)Table 4 (c)

►u tr <►u tr <

CL hCL h

o xo x

i—* o <4 OJ 3 0'i— * o <4 OJ 3 0 '

Ό hΌ h

oabout

CL ctCL ct

Celkové množstvo, produktov (plocha/10j Total quantity of products (Area / 10j σ σ o about w w > > Produkty fenantrenu Products of phenanthrene 0, 075 0, 075 35 35 12 12 1515 38 38 WT WT Produkty (v percentách) pre jednotlivé mutanty: Percentage of products for each mutant: -j *» o j » about 15 15 13 13 23 23 49 49 Y96A Y96A cn cn 23 23 tn tn 31 31 41 41 K IX) cn The IX) cn hJ > 00 hJ > 00 l-> <_n l-> <_n <X> <X> 41 41 35, 5 35, 5 Y96L Y96L t—1 *» <Ti .t - 1 * »<Ti. 10 10 11 11 38 38 x M x M Y96V Y96V- O O cn <J1 ABOUT ABOUT cn <J1 29 29 w w 41 41 27 27 F87A-F96G- F193A F87A-F96G- F193A

Tabuľka 4(d)Table 4 (d)

Fluoranténfluoranthene

rtrt

0)0)

P!P!

rtrt

t)t)

Cn oCn o

to dto d

OABOUT

XX

K oK o

*s*with

OJ nOJ n

n>' •o l-i on> '• o l-i o

a cand c

x* rt ►<x * rt ► <

Celkové množstvo produktov (plocha/10 ) | Total quantity of products (area / 10) w w Produkty fluoranténu Fluoranthene products o about o about o about S H WITH H ►ti h o ►ti h about to •s -J it •with -J t—1 mt - 1 m 00 00 h; Ό Ch > h; Ό ch > idukty (v c adducts (c 1 1 I I 1 1 Y96F Y96F ÍD d O m P r* p. O Id D ABOUT m P r * p. ABOUT 1 1 t T t T K CO Ch tti The WHAT ch tti d n φ _j. (D d- P D n φ _j. (D d- P 1 1 1 1 1 1 Y96V Y96V- 0 rt H· H- r+ 0 rt H · H R + o > to about > it l-d o o l-d about about o about ►ti CO ►ti k? Q 1 ►ti WHAT ►ti to? Q 1 P P rt • · P P rt • ·

Tabuľka 4(e) >ΌTable 4 (e)> Ό

KThe

SWITH

C rtC rt

OJOJ

P rt ·<P rt · <

►u►u

CnCn

O v Ω ' 0) hydroxylované produktyO (0 0) hydroxylated products

Celkové množstvo produktov (plocha/10°) | Total quantity of products (area / 10 °) o about o about ta the Produkty pyrenu Pyrene products o about o about o about o about o about S H WITH H K o The about M X* M M X * M H* b-1 ►Ch.H * b- 1 ►Ch. cn cn ife. ω cn ife. ω cn rfk o RFK about ►< CD <n > ► < CD <n > d α rt σ D α rt σ )—1 CH) - 1 CH M Cn X cn M Cn X cn H* N) cn H * N) cn N) CD N) CD ďA GJ will give GJ CD cn CD cn CD M n Π) P c+ CD' O & CD M n Π) P a + CD ' ABOUT & b-» (J1 b- » (J1 >» cn > » cn CD CD cn Cn cn Cn to Ca) it ca) ►< CD cn t-· ► < CD cn · t- P K Φ -Ι- Ο a P P The Φ -Ι- Ο and P b-i cnb- i cn CO WHAT H* N) H * N) cn Cn cn Cn ω o ω about K CD cn < The CD cn < O Γ+ H H· S- ! rt ABOUT Γ + H H · WITH- ! rt o o t\) about about t \) tO O tO ABOUT o about Ca) Ca) ca) ca) 00 hrl M f CD M Ca) > S cn O 1 00 hRL M f CD M Ca) > S cn ABOUT 1 CD P rt T: CD P rt T:

Tabuľka 4(f)Table 4 (f)

32Hexachlórcyklohexán32Hexachlórcyklohexán

tj .u cnie u cn

P uP u

OABOUT

w Ω 3 H O tn rt. •P i-: (D 3 o 3 o H S i H TJ ui O 1 H* W 1 w w Ω 3 H ABOUT tn Rt. • P i-: (D 3 about 3 about H WITH and H TJ ui ABOUT 1 H * W 1 w Produkty lindánu (hexachlórcyklohexánu) Products of lindane (hexachlorocyclohexane) S tn WITH tn 100 100 si H are you H Produkty (v percentách) pre jednotlivé mutanty: Percentage of products for each mutant: (b ω •w Ui (b ω • w Ui t—1 o ot - 1 o o K CD Ch The CD ch

Tabuľka 4(g)Table 4 (g)

Tabuľka 4hTable 4h

Produkty odvodené od hexánu Products derived from hexane Zastúpenie produktov (v %) pre mutanty Representation of products (%) for mutants Y96F Y96F Y96A Y96A 2-hexanón 2-hexanone 10 10 15 15 3-hexanón 3-hexanone 16 16 28 28 2-hexanol 2-hexanol 24 24 26 26 3-hexanol 3-hexanol 50 50 32 32 Relatívna aktivita (prirodzene sa vyskytujúci enzým=l) Relative activity (naturally occurring enzyme = l) 18,2 18.2 25, 5 25, 5

Produkty odvodené od 2-metyl- hexánu Products derived from 2-methyl- hexane Zastúpenie produktov (v %) pre mutanty Representation of products (%) for mutants Y96F Y96F Y96A Y96A 2-metyl-2-hexanol 2-methyl-2-hexanol 72 72 74 74 5-metyl-2-hexanón 5-methyl-2-hexanone 16 16 14 14 2-metyl-3-hexanol 2-methyl-3-hexanol 7 7 4 4 5-metyl-2-hexanol 5-methyl-2-hexanol 5 5 8 8 Relatívna aktivita (prirodzene sa vyskytujúci enzým=l) Relative activity (naturally occurring enzyme = l) 2,3 2.3 2,6 2.6

OBRÁZOK 1FIGURE 1

V247 L244V247 L244

OABOUT

Ô5O5

OBRÁZOK 2 po nástreku (miniFIGURE 2 after injection (mini

Relatívna intenzitaRelative intensity

? ľ P S5-36? ¾ P S5-36

Claims (7)

1. Mutant monooxygenázy cytochróm P-450cam, vyznačujúci sa tým, že cysteínový zvyšok v polohe 334 je odstránený. 'A cytochrome P-450cam monooxygenase mutant, characterized in that the cysteine residue at position 334 is deleted. ' 2. Mutant podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že odstránenie uvedeného cysteinového zvyšku je uskutočnené zámenou za inú aminokyselinu okrem cysteinu.2. The mutant of claim 1, wherein removal of said cysteine residue is accomplished by substitution with an amino acid other than cysteine. 3. Mutant podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že odstránenie uvedeného cysteinového zvyšku z enzýmu je uskutočnené deléciou cysteinu v polohe 334.The mutant of claim 1, wherein removal of said cysteine residue from the enzyme is accomplished by deleting the cysteine at position 334. 4. Mutant podlá ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že v tomto mutante je tyrozinový zvyšok v polohe 96 nahradený akoukoľvek inou aminokyselinou okrem tyrozínu.Mutant according to any one of the preceding claims, characterized in that in this mutant the tyrosine residue at position 96 is replaced by any amino acid other than tyrosine. 5. Mutant podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1, 2 alebo 4, vyznačujúci sa tým, že uvedená aminokyselina je vybraná z nasledujúcej skupiny: alanin, arginin, asparagin, kyselina asparágová, kyselina glutámová, glutamín, glycin, histidin, izoleucín, leucín, lyzín, metionín, prolín, serín, treonín, tryptofán, tyrozín a valín.A mutant according to any one of claims 1, 2 or 4, wherein said amino acid is selected from the following group: alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, glutamic acid, glutamine, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, proline, serine, threonine, tryptophan, tyrosine and valine. 6. Mutant podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že aminokyselinový zvyšok v jednej alebo vo viacerých z polôh 87, 98, 101, 185, 193, 244, 247, 295, 297, 395 a 396 je nahradený iným aminokyselinovým zvyškom.The mutant of any one of the preceding claims, wherein the amino acid residue at one or more of positions 87, 98, 101, 185, 193, 244, 247, 295, 297, 395, and 396 is replaced by another amino acid residue. 7. Mutant monooxygenázy cytochróm P-450cam,-popísaný vyššie, s odkazmi na sprievodné obrázky a/alebo príklady.The cytochrome P-450cam monooxygenase mutant, described above, with reference to the accompanying drawings and / or examples.
SK555-98A 1995-11-01 1996-11-01 Mutant mono-oxygenase cytochrome p450cam SK55598A3 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9522407A GB2294692B (en) 1994-11-03 1995-11-01 Enzyme mutant and method
PCT/GB1995/002588 WO1996014419A1 (en) 1994-11-03 1995-11-02 MUTANT MONO-OXYGENASE CYTOCHROME P-450¿cam?
PCT/GB1996/002693 WO1997016553A1 (en) 1995-11-01 1996-11-01 MUTANT MONO-OXYGENASE CYTOCHROME P450cam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK55598A3 true SK55598A3 (en) 1999-04-13

Family

ID=26306468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK555-98A SK55598A3 (en) 1995-11-01 1996-11-01 Mutant mono-oxygenase cytochrome p450cam

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2000508163A (en)
CN (1) CN1212015A (en)
CA (1) CA2236381A1 (en)
GB (1) GB2306485B (en)
SK (1) SK55598A3 (en)
WO (1) WO1997016553A1 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902918B1 (en) * 1998-05-21 2005-06-07 California Institute Of Technology Oxygenase enzymes and screening method
GB9825421D0 (en) 1998-11-19 1999-01-13 Isis Innovation Process for oxidising terpenes
GB9914373D0 (en) * 1999-06-18 1999-08-18 Isis Innovation Process for oxidising aromatic compounds
MY126592A (en) * 1999-07-27 2006-10-31 Basf Ag Novel cytochrome p450 monooxygenases and their use for the oxidation of organic compounds
EP1470219A4 (en) 2001-04-16 2005-10-05 California Inst Of Techn Peroxide-driven cytochrome p450 oxygenase variants
WO2003008563A2 (en) 2001-07-20 2003-01-30 California Institute Of Technology Improved cytochrome p450 oxygenases
EP1639091B1 (en) 2003-06-17 2012-12-05 California University Of Technology Regio- and enantioselective alkane hydroxylation with modified cytochrome p450
DK1660646T3 (en) 2003-08-11 2015-03-09 California Inst Of Techn Thermostable peroxide-driven cytochrome P450 oxygenase variants and methods of use
US11214817B2 (en) 2005-03-28 2022-01-04 California Institute Of Technology Alkane oxidation by modified hydroxylases
US8715988B2 (en) 2005-03-28 2014-05-06 California Institute Of Technology Alkane oxidation by modified hydroxylases
AU2006269419A1 (en) 2005-07-07 2007-01-18 Nellix, Inc. Systems and methods for endovascular aneurysm treatment
US8252559B2 (en) 2006-08-04 2012-08-28 The California Institute Of Technology Methods and systems for selective fluorination of organic molecules
WO2008016709A2 (en) 2006-08-04 2008-02-07 California Institute Of Technology Methods and systems for selective fluorination of organic molecules
GB0719620D0 (en) 2007-10-08 2007-11-14 Isis Innovation Mutant Enzymes
WO2013016207A2 (en) 2011-07-22 2013-01-31 California Institute Of Technology Stable fungal cel6 enzyme variants
EP3319987B1 (en) * 2015-07-07 2021-05-05 Codexis, Inc. Novel p450-bm3 variants with improved activity

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0733112B1 (en) * 1993-12-08 2007-01-10 Royal Veterinary & Agricultural University Cytochrome p-450 monooxygenases
WO1995034679A2 (en) * 1994-06-16 1995-12-21 The Government Of The United States Of America, Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Defects in drug metabolism
GB9422205D0 (en) * 1994-11-03 1994-12-21 British Gas Plc Enzyme mutant and method

Also Published As

Publication number Publication date
CA2236381A1 (en) 1997-05-09
CN1212015A (en) 1999-03-24
GB2306485A (en) 1997-05-07
GB2306485A8 (en) 1997-05-19
GB2306485B (en) 1998-12-09
JP2000508163A (en) 2000-07-04
GB9622819D0 (en) 1997-01-08
WO1997016553A1 (en) 1997-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK55598A3 (en) Mutant mono-oxygenase cytochrome p450cam
Abu-Omar et al. Reaction mechanisms of mononuclear non-heme iron oxygenases
Jeschek et al. Artificial metalloenzymes on the verge of new-to-nature metabolism
Cameron et al. Structural analysis of human alpha-class glutathione transferase A1-1 in the apo-form and in complexes with ethacrynic acid and its glutathione conjugate
Lu Design and engineering of metalloproteins containing unnatural amino acids or non-native metal-containing cofactors
Yonemura et al. Systematic evolution of decoy molecules for the highly efficient hydroxylation of benzene and small alkanes catalyzed by wild-type cytochrome P450BM3
RU2133774C1 (en) MODIFIED CYTOCHROME P-450cam OF MONOOXYGENASE (VARIANTS), METHOD OF OXIDATION OF COMPOUND TAKEN FROM GROUP CONTAINING POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBON, LINEAR OR BRANCHED ALKANE, DIPHENYL OR BIPHENYL COMPOUND INCLUDING HALOGEN DERIVATIVES AND HYDROGEN HALIDES
Liu et al. Crystal Structures and Catalytic Mechanism of l‐erythro‐3, 5‐Diaminohexanoate Dehydrogenase and Rational Engineering for Asymmetric Synthesis of β‐Amino Acids
Yan et al. Current state and future perspectives of cytochrome P450 enzymes for C–H and C= C oxygenation
Hara et al. Ectoine hydroxylase displays selective trans-3-hydroxylation activity towards l-proline
Wu et al. Tuning the Regio‐and Stereoselectivity of C H Activation in n‐Octanes by Cytochrome P450 BM‐3 with Fluorine Substituents: Evidence for Interactions Between a C F Bond and Aromatic π Systems
Hu et al. Structural basis for proenzyme maturation, substrate recognition, and ligation by a hyperactive peptide asparaginyl ligase
Johnson et al. Partial fusion of a cytochrome P450 system by carboxy-terminal attachment of putidaredoxin reductase to P450cam (CYP101A1)
Jing et al. Advances in Fe (II)/2-ketoglutarate-dependent dioxygenase-mediated C–H bond oxidation for regioselective and stereoselective hydroxyl amino acid synthesis: From structural insights into practical applications
CZ127398A3 (en) Mutant forms of p450cam cytochrome monooxygenase
Qin et al. Anchoring a Structurally Editable Proximal Cofactor‐like Module to Construct an Artificial Dual‐center Peroxygenase
Diekmann et al. Metal-mediated reactions modeled after nature
Knight Expanding the Scope of Metalloprotein Families and Substrate Classes in New-Tonature Reactions
van der Meera et al. Enantioselective Synthesis of Pharmaceutically Active γ-Aminobutyric Acids Using a Tailor-Made Artificial Michaelase in One-Pot Cascade Reactions
Ehinger et al. Biosynthesis and recruitment of reactive amino acids in nonribosomal peptide assembly lines
Wszołek Enzymes for the synthesis of bioactive compounds
Zhao Investigations of the biocatalytic activity of human P450 2D6
Makhlynets NMR guided approach to evolution of myoglobin protein into a catalyst & AzulenylAlanine as a probe for mechanistic studies of antimicrobial peptides
Capra et al. Adapting an acyl CoA ligase from Metallosphaera sedula for lactam formation by structure-guided protein engineering
Mertens Combination of bio-and metal catalysts in chemoenzymatic cascade reactions