Pengetahuan tentang Evolusi Poliamidase yang Efisien melalui Simulasi Dinamika Molekuler Substrat Oligomer yang Didok secara Inkremental

Abstrak
Pengelolaan limbah polimer sintetis merupakan salah satu tantangan paling mendesak bagi masyarakat saat ini. Namun, daur ulang enzimatik polikondensat seperti poliamida (PA) masih terbatas karena kurangnya poliamidase yang efisien. Studi ini melaporkan evolusi terarah dari poliamidase NylCp2-TS. Posisi kunci yang terlibat dalam interaksi enzim-substrat dan hidrolisis PA 6 diidentifikasi melalui simulasi mutagenesis acak dan dinamika molekuler (MD). Varian terakhir, NylC-HP (NylCp2-TSF134W/D304M/R330A), menunjukkan peningkatan aktivitas spesifik sebanyak 6,9 kali lipat (520 ± 19 µmol6-AHAeq. h−1 mgenzyme−1) dan peningkatan stabilitas termal (Tm = 90 °C, ∆Tm = 4,2 °C), menjadikan NylC-HP sebagai poliamidase tercepat untuk hidrolisis PA 6 dan PA 6,6. Meskipun laju reaksi membaik, tingkat depolymerisasi tetap di bawah 1%. Untuk memahami dasar molekuler dari perbaikan yang dicapai dan faktor-faktor yang membatasi tingkat depolymerisasi, interaksi intra dan intermolekuler berbagai kompleks enzim-substrat dianalisis dengan docking bertahap tetramer PA 6 dan simulasi MD. Setelah mengoptimalkan aktivitas dan stabilitas NylC-HP, temuan menunjukkan bahwa pelebaran kantong pengikatan substrat kemungkinan diperlukan untuk meningkatkan aksesibilitas substrat guna menargetkan lebih banyak lokasi serangan yang terkubur pada permukaan polimer dan dengan demikian meningkatkan tingkat depolymerisasi.