Entwicklung hydrolytischer Zink-Metalloenzyme

Zink ist ein essentielles Element, das für die Funktion von mehr als 300 Enzymen aller Klassen erforderlich ist. Trotz jahrelanger intensiver Studien bleiben Fragen zu den Zusammenhängen zwischen primären und sekundären Metallliganden sowie der Proteinstruktur und -funktion unbeantwortet, trotz zahlreicher mechanistischer, struktureller, biochemischer und synthetischer Modellstudien. Das Design von Proteinen ist eine leistungsstarke Strategie, um native Metallstandorte nachzubilden, die zur Beantwortung einiger dieser Fragen und zur anschließenden Erzeugung neuartiger Zinkenzyme angewendet werden kann. Von der Untersuchung der frühesten Designstudien, die einfache Zn(II)-Bindungsstellen in de novo- und natürlichen Protein-Gerüsten einführten, bis hin zu aktuellen Studien, die die Vorbereitung effizienter hydrolytischer Zinkstandorte beinhalten, ist es zunehmend wahrscheinlich, dass das Protein-Design Reaktionsraten erreicht, die zuvor nur für native Enzyme als möglich erachtet wurden. Dieses Aktuelle Thema wird das Design und die Neugestaltung von Zn(II)-Bindungsstellen in de novo-entwickelten Proteinen und natürlichen Protein-Gerüsten im Hinblick auf die Vorbereitung katalytischer hydrolytischer Stellen überprüfen. Nach der Diskussion über die Vorbereitung von Zn(II)-Bindungsstellen in verschiedenen Gerüsten werden wir relevante Beispiele zur Neugestaltung bestehender Zinkstandorte beschreiben, um neue oder veränderte katalytische Aktivitäten zu erzeugen. Anschließend werden wir unsere Arbeiten zur Vorbereitung eines de novo-gestalteten hydrolytischen Zinkstandorts im Detail beschreiben und Vergleiche zu verwandten gestalteten Zinkstandorten präsentieren. Zusammen zeigen diese Studien den erheblichen Fortschritt, der beim Aufbau von Zink-Metalloenzymen von Grund auf erzielt wird.