افزایش قدرت کاتالیتیکی آنزیم فلاوین ردوکتاز dszd: آنزیم کلیدی در فرآیند گوگردزدایی باکتریایی

زمینه و هدف آنزیم فلاوین ردوکتاز dszd به عنوان آنزیم کلیدی جهت تامین نیروی احیایی لازم در فرایند گوگردزدایی باکتریایی محسوب می‌شود. با توجه به اینکه سرعت فرایند گوگردزدایی به دلیل پایین‌بودن قدرت کاتالیتیکی این آنزیم پایین است، بنابراین به منظور بهره‌گیری از آن به عنوان کاتالیزور زیستی تجاری، افزایش قدرت کاتالیتیکی آنزیمی ضروری است.مواد و روش ها ساختار سه‌بعدی آنزیم فلاوین ردوکتاز dszd توسط سرور cphmodel، پیش‌گویی و توالی آمینو اسید آن در پایگاه اطلاعات پروتئینی به منظور شناسایی مولکول‌های همولوگ جست‌وجو شد. بر اساس هم‌ترازی توالی آمینو اسیدهای آن با مولکول‌های همولوگ، باقی‌مانده‌های کلیدی در اتصال با سوبسترای فلاوین مونونوکلئوتید (fmn) شناسایی شد. باقی‌مانده کلیدی آسپارژین در موقعیت 77 با استفاده از روش جهش‌زایی هدفمند با فنیل آلانین جایگزین شد. ملاحظات اخلاقی این مطالعه با کد ir.nigeb.ec.1398.6.24 a به تایید کمیته اخلاق پژوهشی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری رسیده است.یافته‌ها همسانه‌سازی و بیان هریک از ژن‌های وحشی و جهش‌یافته به طور جداگانه انجام و قدرت کاتالیتیکی آنزیم‌های وحشی و جهش‌یافته تولیدی با یکدیگر مقایسه شد. نتایج سنجش فعالیت آنزیمی نشان داد قدرت کاتالیتیکی آنزیم جهش‌یافته نسبت به آنزیم وحشی به میزان 2/5 برابر افزایش یافته است.نتیجه گیری جایگزین‌کردن آمینو اسید فنیل آلانین به جای آمینو اسید آسپارژین در موقعیت 77 منجر به افزایش قدرت کاتالیتیکی آنزیمی در راستای افزایش سرعت فرایند گوگردزدایی می‌شود.

Increasing the catalytic power of the flavin reductase DszD enzyme using site-directed mutagenesis method in Rhodococcus erythropolis

Background and Aim The flavin reductase DszD enzyme is a key enzyme for providing required reduction potential in the bacterial desulfurization process. Considering the low speed of desulfurization process because of low catalytic power of this enzyme, it is necessary to increase the catalytic power of flavin reductase for industrial use of this enzyme as biocatalyst.Methods Materials The threedimensional structure of the flavin reductase DszD enzyme was predicted by a CPHmodel server and its amino acid sequence was searched in the protein data bank to identify the homologue molecules. Based on the alignment of the amino acid sequence and the model molecules, the key residues at the flavin mononucleotide substrate were identified. The key residue of asparagine at position 77 was replaced with phenylalanine using the sitedirected mutagenesis method. Ethical Considerations This study with research ethics code IR.NIGEB.EC.1398.6.24 A has been approved by research ethics committee at National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran.Results The cloning and expression of each of the wildtype and mutant genes were performed separately. The catalytic power of the produced wildtype and mutant enzymes were compared. The catalytic activity measurements showed that the mutant enzyme had a 2.5 fold increase in catalytic power.Conclusion Replacing phenylalanine with asparagine at position 77 of flavin reductase DszD enzyme leads to an increase in enzyme catalytic power to increase the speed of bacterial desulfurization process.