细胞色素P450BM-3热稳定性的半理性改造

为了提高细胞色素单加氧酶P450 BM-3的热稳定性,采用半理性设计策略对该酶进行了分子改造。首先采用B-FITTER软件分析了P450 BM-3晶体结构中各氨基酸残基位点的温度因子(B-factor),识别出了一个对酶的热稳定性有不利影响的关键氨基酸残基位点G46,然后以P450 BM-3(A74G/F87V/L188Q/D422G)为亲本酶在该位点进行定点饱和突变构建了突变文库,并从饱和突变文库中筛选获得了一个热稳定性得到显著提高的突变酶P450BM-3(A74G/F87V/L188Q/D422G/G46S)。该突变酶(G46S)的半失活温度(T5010)比亲本酶提高了5℃(达到48℃;在50℃的半衰期t1/2比亲本酶延长了一倍。同时,突变酶的酶学性质也得到明显改善,与亲本相比,突变酶Km降低了22%,kcat提高了90%,催化效率kcat/Km(67.42 L?(mmol?min)-1)比亲本提高了1.48倍。这说明G46位点不仅影响酶的热稳定性,还影响酶对底物的结合与催化性能。G46S突变酶的获得表明,只要采用适当的半理性设计策略对正确的位点进行分子改造,可以在提高酶的热稳定性的同时,保持或甚至提高酶的催化活性。

半理性改造提升细菌漆酶Lac15的催化活性

【目的】漆酶可氧化各种底物,在多个工业领域有很好的潜在应用价值。Lac15是一种微生物漆酶,已表现出可观的应用潜能,可望通过蛋白质工程改造提升和拓展其应用。【方法】通过基于结构分析的半理性改造策略,选取推测与电子/质子转移或底物结合直接或间接相关的位点进行定点突变,并测定突变酶对各种底物的活性及酶学性质。【结果】部分突变体对某些底物的活性显著提升,其中D216N对ABTS的催化效率提高了1.0倍,R178V和K433T对多巴胺的催化效率分别增加了1.2和11.1倍。同时,这些突变体保留了野生型酶在应用中的优点如中性最适pH和盐促活等性质。【结论】利用基于结构的半理性改造方法,可改善漆酶Lac15对某些底物的活性。漆酶中的一个保守Asp,对应于Lac15中的D216,可作为提升以ABTS为底物或介体时漆酶活性的一个共同改造目标。