Altering Toluene 4-Monooxygenase by Active-Site Engineering for the Synthesis of 3-Methoxycatechol, Methoxyhydroquinone, and Methylhydroquinone
Notice bibliographique
Résumé
Wild-type toluene 4-monooxygenase (T4MO) of Pseudomonas mendocina KR1 oxidizes toluene to p-cresol (96%) and oxidizes benzene sequentially to phenol, to catechol, and to 1,2,3-trihydroxybenzene. In this study T4MO was found to oxidize o-cresol to 3-methylcatechol (91%) and methylhydroquinone (9%), to oxidize m-cresol and p-cresol to 4-methylcatechol (100%), and to oxidize o-methoxyphenol to 4-methoxyresorcinol (87%), 3-methoxycatechol (11%), and methoxyhydroquinone (2%). Apparent Vmax values of 6.6 +/- 0.9 to 10.7 +/- 0.1 nmol/min/ mg of protein were obtained for o-, m-, and p-cresol oxidation by wild-type T4MO, which are comparable to the toluene oxidation rate (15.1 +/- 0.8 nmol/min/mg of protein). After these new reactions were discovered, saturation mutagenesis was performed near the diiron catalytic center at positions I100, G103, and A107 of the alpha subunit of the hydroxylase (TmoA) based on directed evolution of the related toluene o-monooxygenase of Burkholderia cepacia G4 (K. A. Canada, S. Iwashita, H. Shim, and T. K. Wood, J. Bacteriol. 184:344-349, 2002) and a previously reported T4MO G103L regiospecific mutant (K. H. Mitchell, J. M. Studts, and B. G. Fox, Biochemistry 41:3176-3188, 2002). By using o-cresol and o-methoxyphenol as model substrates, regiospecific mutants of T4MO were created; for example, TmoA variant G103A/A107S produced 3-methylcatechol (98%) from o-cresol twofold faster and produced 3-methoxycatechol (82%) from 1 mM o-methoxyphenol seven times faster than the wild-type T4MO (1.5 +/- 0.2 versus 0.21 +/- 0.01 nmol/min/mg of protein). Variant I100L produced 3-methoxycatechol from o-methoxyphenol four times faster than wild-type T4MO, and G103S/A107T produced methylhydroquinone (92%) from o-cresol fourfold faster than wild-type T4MO and there was 10 times more in terms of the percentage of the product. Variant G103S produced 40-fold more methoxyhydroquinone from o-methoxyphenol than the wild-type enzyme produced (80 versus 2%) and produced methylhydroquinone (80%) from o-cresol. Hence, the regiospecific oxidation of o-methoxyphenol and o-cresol was changed for significant synthesis of 3-methoxycatechol, methoxyhydroquinone, 3-methylcatechol, and methylhydroquinone. The enzyme variants also demonstrated altered monohydroxylation regiospecificity for toluene; for example, G103S/A107G formed 82% o-cresol, so saturation mutagenesis converted T4MO into an ortho-hydroxylating enzyme. Furthermore, G103S/A107T formed 100% p-cresol from toluene; hence, a better para-hydroxylating enzyme than wild-type T4MO was formed. Structure homology modeling suggested that hydrogen bonding interactions of the hydroxyl groups of altered residues S103, S107, and T107 influence the regiospecificity of the oxygenase reaction.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».