动态残基网络社团视角下的木聚糖酶耐热性分析

木聚糖酶在食品、饲料、造纸和纺织等行业有重要的应用,研究木聚糖酶的耐热性有助于挖掘其潜在的应用领域并提高经济价值。本文通过采用Louvain算法,对来自变铅青链霉菌的常温木聚糖酶(xyna_strli)和嗜热子囊菌的耐热木聚糖酶(xyna_theau)的动态残基相互作用网络进行社团检测,并分析社团演化与木聚糖酶耐热性的关系。结果表明:常温木聚糖酶的末端存在稳定相互作用;以GLU37和LEU5为中心的残基结构稳固了酶的结构。耐热木聚糖酶中,α8'、α8″上的相互作用提升了酶的热稳定性。通过分析稳定社团发现,稳定社团包含酶的末端通过稳定相互作用提高耐热性。相较于常温木聚糖酶,耐热木聚糖酶的稳定社团维持了更多短螺旋和柔性区域的稳定,其在活性位点GLU237附近的残基减少了活性位点与底物接触,提升了稳定性。

分子通讯与木聚糖酶耐热性的关系研究

复杂网络是研究木聚糖酶耐热机制的有效方法。本研究构建来自嗜热子囊菌的耐热型木聚糖酶(Thermoascus aurantiacus xylanase,Xyna_Theau)和来自变铅青链霉菌的常温型木聚糖酶(Streptomyces lividans xylanase,Xyna_Strli)的残基相互作用网络,并利用Dijkstra算法与基于图的频繁模式挖掘算法进行频繁路径挖掘。结果表明:同温度下,Xyna_Strli的通讯较Xyna_Theau更为活跃,受到温度升高的影响更大;Xyna_Strli的频繁路径集中在β1、β2与loop8、β7区域;而Xyna_Theau的频繁路径则紧密联系了β1、β2、β3区域,并且也发现两蛋白质部分区域间通讯路径相同;此外,对比发现温度升高时Xyna_Strli的通信受到C端,turn转折以及热敏感区域影响较大。