Browsing by Author "Chánique Sallusti, Andrea Magdalena"
Now showing 1 - 2 of 2
Results Per Page
Sort Options
- ItemA Structural View on the Stereospecificity of Plant Borneol-Type Dehydrogenases(2021) Chánique Sallusti, Andrea Magdalena; Dimos, Nicole; Drienovská, Ivana; Calderini, Elia; Pantín, Mónica P.; Helmer, Carl P. O.; Hofer, Michael; Sieber, Volker; Parra, Loreto; Loll, Bernhard; Kourist, RobertThe development of sustainable processes for the valorization of byproducts and other waste streams remains an ongoing challenge in the field of catalysis. Racemic borneol, isoborneol and camphor are currently produced from α-pinene, a side product from the production of cellulose. The pure enantiomers of these monoterpenoids have numerous applications in cosmetics and act as reagents for asymmetric synthesis, making an enzymatic route for their separation into optically pure enantiomers a desirable goal. Known short-chain borneol-type dehydrogenases (BDHs) from plants and bacteria lack the required specificity, stability or activity for industrial utilization. Prompted by reports on the presence of pure (−)-borneol and (−)-camphor in essential oils from rosemary, we set out to investigate dehydrogenases from the genus Salvia and discovered a dehydrogenase with high specificity (E>120) and high specific activity (>0.02 U mg−1) for borneol and isoborneol. Compared to other specific dehydrogenases, the one reported here shows remarkably higher stability, which was exploited to obtain the first three-dimensional structure of an enantiospecific borneol-type short-chain dehydrogenase. This, together with docking studies, led to the identification of a hydrophobic pocket in the enzyme that plays a crucial role in the stereo discrimination of bornane-type monoterpenoids. The kinetic resolution of borneol and isoborneol can be easily integrated into the existing synthetic route from α-pinene to camphor thereby allowing the facile synthesis of optically pure monoterpenols from an abundant renewable source.
- ItemPhenotype based discovery of selected oxidoreductases for the utilization of renewable resources(2021) Chánique Sallusti, Andrea Magdalena; Parra, Loreto; Kourist, Robert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEl descubrimiento de nuevos biocatalizadores que se adapten a diversas condiciones de proceso es fundamental para implementar la biocatálisis a nivel industrial. Una técnica valiosa para buscar nuevas enzimas es el descubrimiento basado en el fenotipo, en el que las características que se encuentran en el hábitat de un organismo se utilizan como un indicador de la presencia de enzimas que funcionan en esas condiciones. El mismo razonamiento puede ser utilizado al encontrar un producto de interés en el ambiente: probablemente los organismos que viven allí producen enzimas capaces de sintetizar y degradar estos compuestos. Posteriormente, se pueden aplicar técnicas de ingeniería de proteínas a las nuevas enzimas y mejorar más aún sus características. En este trabajo, se utilizó el descubrimiento basado en fenotipo para identificar nuevas oxidorreductasas con características de relevancia industrial. La investigación se centró en encontrar nuevos miembros de dos familias: monooxigenasas de Bayer-Villiger (BVMO) y borneol deshidrogenasas de cadena corta (BDH). En el caso de BVMO, la búsqueda en el genoma de microorganismos antárticos condujo al descubrimiento de una monooxigenasa activa en frío. La enzima muestra una temperatura óptima de 20°C, presenta un 70% de su actividad óptima a 5°C y tiene una buena tolerancia a solventes orgánicos. La enzima muestra promiscuidad de cofactor y cataliza la monooxigenación de sustratos como norcamphor y biciclo[3.2.0]hept-2-en-6-ona de manera regio y enantioselectiva. En el caso de la familia de BDH, se realizó una búsqueda en el genoma de plantas que contienen un alto porcentaje de borneol o alcanfor en sus aceites esenciales, lo que condujo al descubrimiento de enzimas capaces de catalizar la oxidación de borneol de forma enantioespecífica. Algunas de estas enzimas también catalizan la reducción de alcanfor de manera diastereoselectiva. La determinación de las estructuras tridimensionales de dos de estas enzimas permitió estudiar los determinantes estructurales de la especificidad y selectividad. Se utilizó comparación de secuencias, comparación de estructuras, acoplamiento molecular y mutagénesis dirigida para dilucidar la influencia de los residuos del sitio activo en estas características. También se utilizó reconstrucción de secuencias ancestrales para estudiar la historia evolutiva de esta familia en términos de especificidad y termoestabilidad. Esto llevó a la caracterización de ancestros con una especificidad moderada, en contraste con las enzimas existentes, que presentan una especificidad muy alta (E>200) o baja.