基于理性设计提高1,3-丙二醇氧化还原酶的稳定性和活性

摘要：

1,3-丙二醇氧化还原酶(1,3-propanediol oxidoreductase,PDOR)是甘油生物合成 1,3-丙二醇(1,3-pro-panediol,1,3-PD)的关键限速酶之一.使用 PoPMuSiC 2.1 计算肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)来源 PDOR(KpPDOR)突变的折叠自由能,结合 HotSpot Wizard 3.0 对催化中心附近氨基酸的功能热点分析和保守残基鉴定,理性选取突变位点,构建定点突变.经诱导表达、蛋白纯化和酶学性质研究,获得催化性能、热稳定性和 pH耐受性提高的突变体.V155N突变体在 37℃,pH 7.5 下的还原活性为KpPDOR的 1.7 倍,pH 4.0 时是KpPDOR的 2.5 倍.N262E突变体 37℃下半衰期为KpPDOR的 1.4 倍.分析蛋白结构,发现Val155 突变为Asn导致新形成两个氢键,稳定了Val155 所在的β-折叠结构.而Asn262 突变为Glu形所成的两个氢键,可增强催化中心刚性,提升酶稳定性.静息细胞转化甘油合成 1,3-PD,发现突变体 V155N工程菌株 1,3-PD产能为 1.16 mmol/L/OD600,高于野生型KpPDOR工程菌株的0.82 mmol/L/OD600.此理性设计方法对改良其他工业酶的性能有一定参考价值.

关键词：1、3-丙二醇、1、3-丙二醇氧化还原酶、理性设计、热稳定性、pH耐受性

所属期刊栏目：49

分类号：TS201.2;Q819;X703.1

资助基金：国家自然科学基金;大连化学物理研究所创新研究基金

在线出版日期：2023-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：18-25