Base molecular para a produção de peptídeos cíclicos por asparaginil endopeptidases de plantas

As asparaginil endopeptidases (AEPs) são proteases que desempenham papéis cruciais na defesa das plantas e na maturação das proteínas de reserva das sementes. No entanto, determinadas AEPs vegetais não funcionam como proteases, mas como transpeptidases (ligases), catalisando a ligação intramolecular das extremidades peptídicas, o que leva à ciclização de peptídeos. Essas AEPs do tipo ligase apresentam potenciais aplicações biotecnológicas que variam da engenharia de peptídeos in vitro ao molecular farming em plantas, mas as características estruturais que capacitam essas enzimas a catalisar a ligação/ciclização peptídica em vez da proteólise são atualmente desconhecidas. Aqui, comparamos as sequências, estruturas e funções de diversas AEPs vegetais combinando modelagem molecular, análise do espaço de sequências e testes funcionais in planta. Descobrimos que alterações no interior do bolsão de ligação ao substrato e em uma alça adjacente, aqui denominada "marcador de atividade de ligase", desempenham conjuntamente um papel fundamental para a eficiência da ligase AEP. A identificação desses determinantes estruturais pode facilitar a descoberta de mais AEPs do tipo ligase e a engenharia de AEPs com propriedades catalíticas sob medida.