top of page

D1-dehydrogenaza 3-ketosteroidowa 

Steroidy sÄ… powszechnymi zanieczyszczeniami Å›rodowiskowymi wód i gleb. W zwiÄ…zku z tym sÄ… wykorzystywane jako źródÅ‚o wÄ™gla i energii przez wiele mikroorganizmów. DegradacjÄ™ steroidów zaobserowano wÅ›ród wielu szczepów z rodziny Actinobacteria i Proteobacteria, w szczególnoÅ›ci w u przedstawicieli rodzaju Rhodococcus. Również bakterie patogenne takich jak Mycobacterium tuberculosis  wytworzyÅ‚y zdolność do przeprowadzania degradacji steroidów co uÅ‚atwia 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). 

schematic representation of 1,2-dehydrogenation catalyzed by KstD. Here double bond is introduced into androsteridione between C1 and C2, the enzyme gets reduced and FAD is reoxidized by DCPIP

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

W naszym laboratorium prowadzimy badania biokatalitycznych wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci szeregu enzymów z należących do klasy KstD z bakterii Sterolibacterium denitrificans Chol-1, Rhodococcus erythropolis oraz Pseudomonas putida.  JesteÅ›my 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 siÄ™ na badaniach kinetycznych  (testy w stanie stacjonarnym oraz z wykorzystaniem techniki zatrzymanego przepÅ‚ywu, pomairy kinetycznego efektu izotopowego), mutacjach  kluczowych aminokwasów w centrum aktywnym, badaniem struktury enzymu za pomocÄ… technik spektroskopowych i krystalograficznych, jak również prowadzÄ…c modelowanie molekularne opisujÄ…ce energetykÄ™ procesu katalitycznego (MD, QM:MM i QM:MD). 

Badania aplikacyjne koncentrujÄ… siÄ™ gÅ‚ównie na inżynierii reakcji, immobilizacji enzymu i testach reaktorowych z wykorzystaniem caÅ‚ych komórek w poÅ‚Ä…czeniu z badaniami przesiewowymi  nowych potencjalnych substratów, które nie sÄ… fizjologicznie odwadarniane przez enzymy z klasy KstD. 

​

Badania prowadziliÅ›my przy wsparciu finansowych Narodowego Centrum Nauki w ramach programu OPUS OPUS 2016/21/B/ST4/03798 "Mechanizm regioselektywnego utleniajÄ…cego odwodornienia 3-ketosteroidów przez dehydrogenazÄ™ Δ1-cholest-4-en-3-onu ze Sterolibacterium denitrificans" i projektu Miniatura 2018/02/X/ST4/01963 "Poszukiwanie nowych ketosteroidowych dehydrogenaz bakteryjnych katalizujÄ…cych utleniajÄ…ce odwodornienie steroidów" oraz Å›rodków statutowych IKiFP PAN. Obecnie badania sÄ… finansowane ze Å›rodków Grantu Rozwojowego IKiFP PAN pt. "Enzymatyczna synteza aktywnych biologicznie regioselektywnie odwodornionych triterpenów i steroli".

​

Publikacje poświęcone temu tematowi:

  1. K. Sofinska, A. M. Wojtkiewicz, P. Wójcik, O. Zastawny, M. Guzik, A. Winiarska, P. Waligórski, M. CieÅ›la, 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

  2. M. Tataruch, P. Wójcik, A. M. Wojtkiewicz, K. Zaczyk, K. SzymaÅ„ska, M. Szaleniec, "Application of Immobilized Cholest-4-En-3-One Δ1-Dehydrogenase from Sterolibacterium Denitrificans for Dehydrogenation of Steroids", Catalyst, 10(12) (2020) 1460

  3. A. M. Wojtkiewicz, P. Wójcik, M. Procner, M. Flejszar, M. Oszajca, M. HochoÅ‚owski, M. Tataruch, B. MrugaÅ‚a, T. Janeczko, M. Szaleniec, "The efficient Δ1-dehydrogenation of a wide spectrum of 3-ketosteroids in a broad pH range by 3-ketosteroid dehydrogenase from Sterolibacterium denitrificans", J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 202 (2020) 105731

  4. P. Wójcik, M. Glanowski, A. M. Wojtkiewicz, A. Rohman, M. Szaleniec, "Universal capability of 3‑ketosteroid Δ1‑dehydrogenases to catalyze Δ1‑dehydrogenation of C17‑substituted steroids", Microb. Cell Fact., 20 (2021) 119

  5. M. Glanowski, P. Wójcik, M. Procner, T. Borowski, D. Lupa, P. Mielczarek, M. Oszajca, K. Åšwiderek, V. Moliner, A.J. Bojarski, M. Szaleniec, "Enzymatic Δ1‑Dehydrogenation of 3‑Ketosteroids - Reconciliation of Kinetic Isotope Effects with the Reaction Mechanism", ACS Catal., 11 (2021) 8211−8225

  6. P. Wojcik, M. Glanowski, B. Mrugala, M. Procner, O. Zastawny, M. Flejszar, K. Kurpiewska, E. Niedzialkowska, W. Minor, M. Oszajca, A. J. Bojarski, A. Wojtkiewicz, M. Szaleniec, “Structure, Mutagenesis, and QM:MM Modeling of 3-Ketosteroid Δ1-Dehydrogenase from Sterolibacterium denitrificans - The Role of a New Putative Membrane-Associated Domain and Proton-Relay System in Catalysis”, Biochemistry 62 (2023) 808-823

  7. A. Panek, A., P. Wójcik, A. Åšwizdor, M. Szaleniec, T. Janeczko, "Biotransformation of Δ1-Progesterone Using Selected Entomopathogenic Filamentous Fungi and Prediction of Its Products’ Bioactivity.", Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 508. 

​

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-SusÅ‚ow, "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-SusÅ‚ow, "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-SusÅ‚ow, "Sposób wytwarzania 17a-metyloandrost-1,4-dien-3-on-17-olu", Polish Patent P.413208

​

​

bottom of page