O design computacional orientado por mecanismos impulsiona a desidrogenase meso-diaminopimelato para a síntese eficiente de ácidos d-amino aromáticos

Os ácidos d-amino aromáticos (d-AAs) desempenham um papel crucial como blocos de construção quirais importantes e intermediários chave na síntese de produtos químicos finos e fármacos. A desidrogenase meso-diaminopimelato (DAPDH) atua como um excelente biocatalisador na síntese de d-AAs e seus derivados. No entanto, sua estrita especificidade de substrato e a falta de métodos de engenharia eficientes têm dificultado sua aplicação generalizada. Portanto, este estudo visa elucidar o mecanismo catalítico subjacente à DAPDH de Proteus vulgaris (PvDAPDH) através da análise de sua estrutura cristalográfica, simulações computacionais de energias potenciais e simulações de dinâmica molecular, além de mutagênese dirigida por sítio. O design computacional orientado por mecanismos mostrou que o mutante ótimo PvDAPDH-M3 aumentou a atividade específica e a eficiência catalítica (kcat/Km) para ácidos ceto aromáticos em até 124 vezes e 92,4 vezes, respectivamente, em comparação com o tipo selvagem. Além disso, ampliou o escopo de substratos para 10 substratos de ácidos ceto aromáticos. Por fim, seis d-AAs aromáticos de alto valor agregado e seus derivados foram sintetizados usando uma reação em cascata de três enzimas em um único pote, exibindo uma boa taxa de conversão variando de 32 a 84% e excelente estereosseletividade (excesso enantiomérico >99%). Esses achados fornecem um caminho sintético potencial para a produção industrial verde de d-AAs aromáticos.