D1-dehydrogenaza 3-ketosteroidowa 

Steroidy są powszechnymi zanieczyszczeniami środowiskowymi wód i gleb. W związku z tym są wykorzystywane jako źródło węgla i energii przez wiele mikroorganizmów. Degradację steroidów zaobserowano wśród wielu szczepów z rodziny Actinobacteria Proteobacteria, w szczególności w u przedstawicieli rodzaju Rhodococcus. Również bakterie patogenne takich jak Mycobacterium tuberculosis  wytworzyły zdolność do przeprowadzania degradacji steroidów co ułatwia im zasiedlanie organizmów eukariotycznych. Dla wszystkich tych bakterii jednym z kluczowych enzymów katabolicznych jest enzym zależny od dinukleotydu flawino-adeninowego (FAD) Δ1-dehydrogenaza 3-ketosteroidowa (KstD), która katalizuje proces 1,2-odwodornienia androst-4-en-3,17-dionu (AD) do androst-1,4-dien-3,17-dionu (ADD). 

Fig. 1. Katalityczne 1,2-odwodornienie katalizowane przez KstD (AcmB) ze S. denitrificans.

W naszym laboratorium prowadzimy badania biokatalitycznych właściwości szeregu enzymów z należących do klasy KstD z bakterii Sterolibacterium denitrificans Chol-1, Rhodococcus erythropolis oraz Pseudomonas putida.  Jesteśmy zainteresowani zarówno aspektami podstawowymi, takimi jak mechanizm reakcji, jak i aplikacyjnymi, tj. opracowaniem skutecznych metod wykorzystania enzymów KstD w procesie syntezy  1-dehydrosteroidów. Aby poznać mechanizm reakcji koncentrujemy się na badaniach kinetycznych  (testy w stanie stacjonarnym oraz z wykorzystaniem techniki zatrzymanego przepływu, pomairy kinetycznego efektu izotopowego), mutacjach  kluczowych aminokwasów w centrum aktywnym, badaniem struktury enzymu za pomocą technik spektroskopowych i krystalograficznych, jak również prowadząc modelowanie molekularne opisujące energetykę procesu katalitycznego (MD, QM:MM i QM:MD). 

Badania aplikacyjne koncentrują się głównie na inżynierii reakcji, immobilizacji enzymu i testach reaktorowych z wykorzystaniem całych komórek w połączeniu z badaniami przesiewowymi  nowych potencjalnych substratów, które nie są fizjologicznie odwadarniane przez enzymy z klasy KstD. 

Badania prowadzimy przy wsparciu finansowych Narodowego Centrum Nauki w ramach programu OPUS OPUS 2016/21/B/ST4/03798 "Mechanizm regioselektywnego utleniającego odwodornienia 3-ketosteroidów przez dehydrogenazę Δ1-cholest-4-en-3-onu ze Sterolibacterium denitrificans" i projektu Miniatura 2018/02/X/ST4/01963 "Poszukiwanie nowych ketosteroidowych dehydrogenaz bakteryjnych katalizujących utleniające odwodornienie steroidów"

Publikacje poświęcone temu tematowi:

  1. K. Sofinska, A. M. Wojtkiewicz, P. Wójcik, O. Zastawny, M. Guzik, A. Winiarska, P. Waligórski, M. Cieśla, J. Barbasz, M. Szaleniec, "Investigation of quaternary structure of aggregating 3-ketosteroid dehydrogenase from Sterolibacterium denitrificans: In the pursuit of consensus of various biophysical techniques", Biochim. Biophys. Acta-Gen. Subj., 1863 (2019) 1027-1039

Patenty i złoszenia patentowe:

  1. P. Wójcik, A. M. Wojtkiewicz, M. Tataruch, J. Morzycki, M. Szaleniec, "Sposób wytwarzania (25R)-spirosta-1,4-dien-3-onu z diosgenonu", Polish Patent Application P.433249 (13.03.2020)

  2. A. Rugor, M. Szaleniec, T. Janeczko, M. Dymarska, E. Kostrzewa-Susłow, "Sposób wytwarzania propionianu androst-1,4-dien-3-on-17-olu", Polish Patent P.413209

  3. A. Rugor, M. Szaleniec, T. Janeczko, M. Dymarska, E. Kostrzewa-Susłow, "Sposób wytwarzania octanu androst-1,4,6-trien-3-on-17-olu", Polish Patent P.413207

  4. A. Rugor, M. Szaleniec, T. Janeczko, M. Dymarska, E. Kostrzewa-Susłow, "Sposób wytwarzania 17a-metyloandrost-1,4-dien-3-on-17-olu", Polish Patent P.413208

Co robimy

 Naszym celem jest łączenie potencjału Instytutu Katalizy I Fizykochemii Powierzchni oraz Instytutu Fizjologii Roślin w dziedzinie biochemii i biotechnologii

Nasze projekty

Członkowie laboratories ubiegają się o krajowe i międzynarodowe projektu by realizować ambitne cele badawcze

Dołącz do nas

Jesteśmy otwarci na współpracę z naukowcami i przedsiębiorcami w ramach biegnących projektów jak również w zakresie zupełnie nowych kierunków badawczych

Kontakt

Jeśli masz pytania dotyczące naszych badań lub dostępu do aparatury nie wahaj się do nas napisać