Get access
Advertisement

Lipase Active-Site-Directed Anchoring of Organometallics: Metallopincer/Protein Hybrids

Authors

  • Cornelis A. Kruithof,

    1. Debye Institute, Organic Synthesis and Catalysis, Utrecht University, Padualaan 8, 3584 CH Utrecht, The Netherlands, Fax: (+31) 30-252-3615
    Search for more papers by this author
  • Miguel A. Casado Dr.,

    1. Debye Institute, Organic Synthesis and Catalysis, Utrecht University, Padualaan 8, 3584 CH Utrecht, The Netherlands, Fax: (+31) 30-252-3615
    Search for more papers by this author
  • Gabriela Guillena Dr.,

    1. Debye Institute, Organic Synthesis and Catalysis, Utrecht University, Padualaan 8, 3584 CH Utrecht, The Netherlands, Fax: (+31) 30-252-3615
    Search for more papers by this author
  • Maarten R. Egmond Prof. Dr.,

    1. Bijvoet Center for Biomolecular Research, Membrane Enzymology, Utrecht University, Padualaan 8, 3584 CH Utrecht, The Netherlands
    Search for more papers by this author
  • Anca van der Kerk-van Hoof,

    1. Bijvoet Center for Biomolecular Research and Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences, Biomolecular Mass Spectrometry, Utrecht University, Sorbonnelaan 16, 3584 CA Utrecht, The Netherlands
    Search for more papers by this author
  • Albert J. R. Heck Prof. Dr.,

    1. Bijvoet Center for Biomolecular Research and Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences, Biomolecular Mass Spectrometry, Utrecht University, Sorbonnelaan 16, 3584 CA Utrecht, The Netherlands
    Search for more papers by this author
  • Robertus J. M. Klein Gebbink Dr.,

    1. Debye Institute, Organic Synthesis and Catalysis, Utrecht University, Padualaan 8, 3584 CH Utrecht, The Netherlands, Fax: (+31) 30-252-3615
    Search for more papers by this author
  • Gerard van Koten Prof. Dr.

    1. Debye Institute, Organic Synthesis and Catalysis, Utrecht University, Padualaan 8, 3584 CH Utrecht, The Netherlands, Fax: (+31) 30-252-3615
    Search for more papers by this author

Abstract

The work described herein presents a strategy for the regioselective introduction of organometallic complexes into the active site of the lipase cutinase. Nitrophenol phosphonate esters, well known for their lipase inhibitory activity, are used as anchor functionalities and were found to be ideal tools to develop a single-site-directed immobilization method. A small series of phosphonate esters, covalently attached to ECE “pincer”-type d8-metal complexes through a propyl tether (ECE=[C6H3(CH2E)2-2,6]; E=NR2 or SR), were designed and synthesized. Cutinase was treated with these organometallic phosphonate esters and the new metal-complex/protein hybrids were identified as containing exactly one organometallic unit per protein. The organometallic proteins were purified by membrane dialysis and analyzed by ESI-mass spectrometry. The major advantages of this strategy are: 1) one transition metal can be introduced regioselectively and, hence, the metal environment can potentially be fine-tuned; 2) purification procedures are facile due to the use of pre-synthesized metal complexes; and, most importantly, 3) the covalent attachment of robust organometallic pincer complexes to an enzyme is achieved, which will prevent metal leaching from these hybrids. The approach presented herein can be regarded as a tool in the development of regio- and enantioselective catalyst as well as analytical probes for studying enzyme properties (e.g., structure) and, hence, is a “proof-of-principle design” study in enzyme chemistry.

Abstract

Een eenvoudige methode voor het regioselectief verankeren van organometaalcomplexen aan het actieve centrum van het lipase cutinase is ontwikkeld. Hierbij is gebruik gemaakt van nitrofenolfosfonaatesters als verankeringsgroep. Deze geactiveerde fosfonaatesters zijn in staat om de enzymatische katalytische activiteit van serine-hydrolasen irreversibel te remmen en blijken daardoor ideale verankeringsfunctionaliteiten te zijn. Door zogeheten pincer–metaalcomplexen te functionaliseren met een dergelijke fosfonaatester is het mogelijk om het enzym cutinase te modificeren met palladium en platina bevattende organometaalcomplexen. De vorming van deze nieuwe hybride materialen zijn bestudeerd met UV/Vis spectrometrie en de producten zijn gezuiverd door middel van dialyse. De geïsoleerde hybriden zijn gekarakteriseerd met behulp van ESI massaspectrometrie. De voordelen van deze strategie zijn: 1) de regioselectieve verankering van een enkel overgangsmetaalcomplex aan een enzym, wat de gecontroleerde modificatie van de omgeving van het metaal mogelijk maakt, 2) zuiveringsprocedures zijn eenvoudig doordat een kompleet metaalcomplex aan het enzym gehecht wordt en bovenal, 3) de tridentate ligandmodulus van het pincerligand zorgt ervoor dat het metaal niet van het eiwit kan dissociëren. Deze strategie kan beschouwd worden als een protocol voor de ontwikkeling van regio- en enantioselectieve katalysatoren, alsmede voor de ontwikkeling van nieuwe analytische detectoren voor het bestuderen van eiwiteigenschappen en -structuren.

Get access to the full text of this article

Ancillary