计算设计改造Thermobifida fusca 5-羧基-2-戊烯酰-辅酶A还原酶促进己二酸生产

作     者：杨菊 毛银 黄晓强 周胜虎 邓禹 YANG Ju;MAO Yin;HUANG Xiaoqiang;ZHOU Shenghu;DENG Yu

作者机构：江南大学生物工程学院江苏无锡214122 密歇根大学计算医学与生物信息系密歇根安娜堡48109 

出 版 物：《食品与发酵工业》 (Food and Fermentation Industries)

年 卷 期：2021年第47卷第7期

页      面：1-7页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFA0905502) 国家自然科学基金项目(21877053) 

主　　题：己二酸 理性设计 分子动力学模拟 氢键 酶活力 

摘      要：为提高生物合成己二酸的能力,基于计算酶设计对5-羧基-2-戊烯酰-辅酶A还原酶的活性口袋进行改造。基于蛋白质和底物分子结构模型,通过对Ser 88、Leu 89、Ile 90、Pro 91、Ala 92、Val 93、Lys 95、Leu 96、Thr 161、Thr 246、Thr 249、Ile 250、Gln 253和Tyr 367这14个位点进行突变设计,以引入氢键网络来增强突变酶与5-羧基-2-戊烯酰-辅酶A的结合作用,继而提高酶促反应催化效率。在10个设计(Des0~Des9)中,Des0、Des3、Des4和Des9中底物的羧基可与设计的突变Gln253Arg和Ile250Gln形成氢键,且Gln253Arg可与突变Leu89Ser(Des0和Des9)或Leu89Thr(Des3和Des4)以及非设计位点Thr364形成氢键。为检验设计的合理性,该文通过分子动力学模拟分析设计的氢键的稳定性。结果表明,Des0设计中的4个氢键在16 ns分子动力学模拟过程中始终比较稳定,表明Des0可能与5-羧基-2-戊烯酰-辅酶A有较强的结合作用。据此,可推测Des0设计有可能提高催化5-羧基-2-戊烯酰-辅酶A反应的活性,可对其进行后续实验验证。