Jak flexibilita enzymů z Bacillus circulans ovlivňuje jejich jedinečné schopnosti: Nové poznatky pro biotechnologie

Vědkyním z Laboratoře strukturní chemie PřF JU se společně s ostatními kolegy podařilo objasnit výsledky naší nejnovější studie, publikované v časopise Structure, s názvem: „Variabilní strukturální flexibilita izoforem β-galaktosidázy z Bacillus circulans určuje jejich jedinečné funkce“ (The variable structural flexibility of the Bacillus circulans β-galactosidase isoforms determines their unique functionalities).

Naše práce odhaluje, jak strukturální rozdíly mezi izoformami enzymu β-galaktosidázy ovlivňují jejich biochemické funkce, a zdůrazňuje roli proteinové flexibility v různých mechanismech enzymů. Tyto poznatky mají široké využití v biotechnologiích a vývoji účinnějších enzymů.

Co se zjistilo?

• β-Galaktosidáza z Bacillus circulans (BgaD) je klíčovým enzymem při syntéze β-galaktooligosacharidů (GOS), důležitých v potravinářství a farmacii.
• Izoforma A (BgaD-A) vykazuje jedinečné vlastnosti, které se liší od izoformy D (BgaD-D). Pomocí kryo-EM analýzy a srovnání s rentgenovými krystalografickými daty jsme odhalili zásadní strukturální rozdíly.
• BgaD-A obsahuje „Barierovou doménu 8“, která u BgaD-D chybí a blokuje přístup delších oligosacharidů do aktivního místa enzymu. Tato nová doména tak přispívá ke zvýšené selektivitě BgaD-A vůči kratším substrátům.

Klíčové poznatky:

1. Flexibilita a nová doména: BgaD-A má flexibilní Big-4 doménu a unikátní „Barierovou doménu 8“, která omezuje přístup delším substrátům.
2. Specifita substrátů: Aktivní místo BgaD-A preferuje kratší oligosacharidy, což bylo potvrzeno pomocí dokovacích simulací s laktózou a tetrasacharidy.
3. Strukturální rozdíly vysvětlují různé funkce: Tyto rozdíly ovlivňují schopnost enzymu provádět transgalaktosylaci, klíčový krok při syntéze GOS.

Proč je to důležité?
Naše výsledky přispívají k lepšímu pochopení enzymové katalýzy a otevírají nové možnosti pro cílený návrh enzymů, které mohou produkovat specifické galaktooligosacharidy efektivněji a udržitelněji. To má přímé aplikace v potravinářském a farmaceutickém průmyslu.

Celý článek najdete zde:
The variable structural flexibility of the Bacillus circulans β-galactosidase isoforms determines their unique functionalities

Kontakt: Mgr. Barbora Kaščáková, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)