Overexpression of the nitroreductase NfsB in an E. coli strain as a whole-cell biocatalyst for the production of chlorinated analogues of the natural herbicide DIBOA

Abstract

Los ácidos benzohidroxámicos, como el DIBOA (2,4-dihidroxi-2 H)-1,4-benzoxazin-3(4 H)-ona), son productos vegetales que presentan interesantes propiedades herbicidas, fungicidas y bactericidas. Una alternativa viable a su purificación a partir de fuentes naturales es la síntesis de compuestos análogos como el D-DIBOA (2-deoxi-DIBOA) y sus derivados clorados. Su síntesis química se ha simplificado en dos pasos. Sin embargo, el segundo paso es una reacción exotérmica e implica la liberación de hidrógeno, lo que hace que esta metodología sea cara y difícil de ampliar. En el presente estudio se estudia la posibilidad de producir los derivados clorados de las benzoxazinonas mediante un proceso biocatalítico in vivo que utiliza la capacidad de la cepa de E. coli nfsB-/pBAD-NfsB modificada para catalizar la síntesis de 6-Cl- D-DIBOA y 8-Cl- D-DIBOA a partir de sus respectivos precursores (PCs). Los resultados muestran que esta cepa es capaz de crecer en medios que contienen estos compuestos y producir el producto de biotransformación con unos rendimientos del 59,3% y el 46,7%. respectivamente. Además, la cepa es capaz de procesarel precursor (PC) no purificados del primer paso químico para obtener rendimientos similares a los obtenidos a partir del PC purificado. Se estudió la cinética de la reacción in in vitro con la nitrorreductasa NfsB recombinante purificada para caracterizar la catálisis y evaluar los efectos que varios componentes del precursor no purificado tiene durante el proceso de síntesis. Los resultados revelaron que la cinética es la de una enzima alostérica. El efecto inhibitorio del sustrato en el primer paso de la síntesis química, se encuentra también en algunas etapas previas a la purificación del precursor.