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Engineering of Candida antarctica lipase B for poly(ε-caprolactone) synthesis

Authors :
Magali Remaud-Simeon
Isabelle André
David Guieysse
Stéphane Emond
Frédéric Peruch
Cedric Montanier
Nicolas Chabot
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO)
Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
ANR-07-CP2D-0015,POLYMER BIO-PATH,BIO-INSPIRED CATALYTIC PLATFORMS AS A SUSTAINABLE ROUTE TO POLYMERS(2007)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés ( LISBP )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Lycée Lalande
Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques ( LCPO )
Université de Bordeaux ( UB ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
TEAM 1 LCPO
Université de Bordeaux ( UB ) -Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Source :
European Polymer Journal, European Polymer Journal, Elsevier, 2017, pp.809-819. ⟨10.1016/j.eurpolymj.2017.07.029⟩, European Polymer Journal, Elsevier, 2017, 95, pp.809-819. ⟨10.1016/j.eurpolymj.2017.07.029⟩, European Polymer Journal, 2017, 95, pp.809-819. ⟨10.1016/j.eurpolymj.2017.07.029⟩, European Polymer Journal, Elsevier, 2017, 95, pp.809-819. 〈10.1016/j.eurpolymj.2017.07.029〉
Publication Year :
2017
Publisher :
Elsevier BV, 2017.

Abstract

Development of novel synthetic routes based on more eco-friendly processes, such as enzyme-based catalysis, are in great demand to produce biopolymers. Among them, enzymatic Ring Opening Polymerization (eROP) of lactones using lipases, such as Candida antarctica lipase B (CalB), offers new opportunities, although they have been mostly explored in wild-type form. In this study, we followed a structure-based engineering strategy to redesign CalB active site in order to improve catalytic efficiency of poly(e-caprolactone) synthesis and size of polymer products. A library of 1410 single mutants was constructed by saturation mutagenesis that targeted 15 amino acid positions of the active site, identified by molecular modelling. Novel High-Throughput Screening (HTS) assays based either on the ring-opening of the lactone or the detection of poly(e-caprolactone) production were developed and used to screen the library. This led to the identification of 8 improved mutants, among which mutant I285R showed nearly 3-fold increase in catalytic efficiency for the e-caprolactone opening, first step of the reaction, and 30% increased poly(e-caprolactone) molar mass compared to parental wild-type CalB enzyme in same reaction conditions.

Details

ISSN :
00143057 and 18731945
Volume :
95
Database :
OpenAIRE
Journal :
European Polymer Journal
Accession number :
edsair.doi.dedup.....dc70150010f347c4cce0ddc04e416067