ヒトパラオキソナーゼ二重変異体はVおよびGクラスの有機リン神経剤を加水分解します

ヒトパラオキソナーゼ1（PON1）のバリアントは、有機リン化学戦剤（OP）の触媒バイオスケイブンジャーとして開発されています。新しいPON1バリアントには、GクラスとVクラスの両方のOPを加水分解するために、広範なスペクトルヒドロラーゼ活性があることが望ましいです。H115W PON1は、いくつかのOP化合物を加水分解する能力が野生型PON1よりも改善を示しています。これらの活動を改善し、基質結合を強化するために推定活性部位残基の近くにトリプトファン（F347W）を置き換えるか、推定酵素活性部位の周辺でかさばるグループ（Y71A）を減らすことにより。H115Wのみと比較すると、H115W/Y71AおよびH115W/F347WがVX触媒効率を維持しているが、パラオキソンを加水分解する能力の混合結果を示したことがわかりました。ラセミサリンに対する二重変異体をテストして、H115W/F347WのK（M）の値の減少が、野生型およびH115Wにわたって触媒効率を適度に改善することを観察しました。以前の報告とは反対に、H115Wはソマンを加水分解できることを示しており、二重変異体H115W/Y71Aは、パラオキソン加水分解のH115Wよりもほぼ4倍効率が高いことを示しています。また、H115W/F347WによるTabunのP（ - ）ステレオ異性体の加水分解のための適度な立体選択性も観察されました。これらのデータは、化学的戦争剤からコリンエステラーゼを保護するために、改善された触媒バイオスイスベンガーを開発する目的でPon1で行われた強化を示しています。

Variants of human paraoxonase 1 (PON1) are being developed as catalytic bioscavengers for the organophosphorus chemical warfare agents (OP). It is preferable that the new PON1 variants have broad spectrum hydrolase activities to hydrolyze both G- and V-class OPs. H115W PON1 has shown improvements over wild type PON1 in its capacity to hydrolyze some OP compounds. We improved upon these activities either by substituting a tryptophan (F347W) near the putative active site residues for enhanced substrate binding or by reducing a bulky group (Y71A) at the periphery of the putative enzyme active site. When compared to H115W alone, we found that H115W/Y71A and H115W/F347W maintained VX catalytic efficiency but showed mixed results for the capacity to hydrolyze paraoxon. Testing our double mutants against racemic sarin, we observed reduced values of K(M) for H115W/F347W that modestly improved catalytic efficiency over wild type and H115W. Contrary to previous reports, we show that H115W can hydrolyze soman, and the double mutant H115W/Y71A is nearly 4-fold more efficient than H115W for paraoxon hydrolysis. We also observed modest stereoselectivity for hydrolysis of the P(-) stereoisomer of tabun by H115W/F347W. These data demonstrate enhancements made in PON1 for the purpose of developing an improved catalytic bioscavenger to protect cholinesterase against chemical warfare agents.