精准调控Baeyer-Villiger单加氧酶的底物选择性以避免拉唑亚砜的过氧化

氧化酶催化的分子功能化是非常具有吸引力的研究领域之一,其中,高度选择性氧化反应对手性分子的构建至关重要.大量研究集中在对氧化酶立体选择性和区域选择性的分子改造上,而由于底物选择性差引起的过度氧化问题长期被忽视.Baeyer-Villiger单加氧酶(BVMOs)是一类多功能的生物催化剂,可以在脂肪族或环状酮底物的羰基附近插入一个氧原子,具有较高的区域选择性.BVMOs还可以催化包括硫、氮和磷在内的杂原子的不对称氧化.由于其温和的反应条件和较好的对映选择性,BVMOs催化硫醚不对称氧化生成手性亚砜被认为是一种极具吸引力且绿色清洁的合成方法.BVMOs可以催化硫醚不对称氧化生成有价值的手性亚砜,但亚砜过氧化生成无用的副产物砜限制了其进一步应用.这种过度氧化的本质原因是BVMOs对底物选择性不足,导致目标产物亚砜被进一步氧化.本文建立了一个数学模型,将酶对硫醚和亚砜两种相似底物之间的特异性常数之比(kcat/Km)定义为酶对底物选择性.随后使用蛋白结构引导的底物通道工程方法精准调控了拉唑硫醚单加氧酶AcPSMO的底物选择性,成功地将亚砜的过氧化降至最低.酶促氧化奥美拉唑硫醚24h后,突变体F277L生成的副产物砜含量低于1%(mol/mol),而野生型的砜含量为65%.分子动力学模拟和量子力学/分子力学研究结果表明,黄素氢过氧化物(FADH-OOH)周围改变的氢键网络可以调节亚砜氧化的机制和活性.此外,重新设计的AcPSMO突变体也成功地应用于其它手性拉唑亚砜的可控合成.综上,本文开发的精确控制氧化酶底物选择性的方法对于提高其它杂原子生物氧化反应的底物特异性具有借鉴意义.

甲烷利用菌催化烯烃环氧化的底物选择性,细胞失活原因及产物对映体组成

研究了甲烷利用菌Methylomonas sp.GYJ3,Methylomonas sp.S,Methylomonaa sp.Z201,Methylococcus capsulatus IMV3021,Methylosinus trichosporium IMV3011休止细胞催化烯烃环氧化的底物选择性,细胞失活原因以及产物对映体组成.发现不同菌株和底物的环氧化活性不同.甲烷利用菌只能催化短链烯烃环氧化,环烯烃和芳香烯烃无反应.对烯丙基型底物而言,取代基大小和极性影响环氧化活性 丙烯环氧化活性最高,烯丙醇不能环氧化.细胞失活的主要原因是环氧化产物的细胞毒性和反应体系中辅酶NADH损耗.手性气相色谱揭示甲烷利用菌催化烯烃环氧化形成外消旋产物.

精液乳酸脱氢酶C4同功酶的底物选择性测定法

目的 建立一种简便、准确测定精浆、精子中的 L DH- C4同功酶的检测方法。方法 采用特异底物的酶动力学分光光度法测定人精子、精浆中 L DH- C4同功酶活性。其结果与常规的丙稀酰胺凝胶电泳分离 ,活性染色 ,光密度扫描法进行比较。结果 两种方法间存在较好的相关 ( r=0 .93 2 ,n=12 8)。以 5 .0 mmol/ L的α-酮己酸底物浓度可以选择性的检测出精液样品的 L DH- C4活性。结论 本方法具有微量、快速的优点 ,适于在临床检验中推广应用。

NH2-Ga-MIL-53催化剂对Strecker反应的底物选择性（英文）

研究了金属有机骨架化合物NH2-Ga-MIL-53对多种N-苯基亚胺底物的Strecker反应的催化性能,研究结果表明:(1)NH2-Ga-MIL-53具有高度催化活性和良好的底物普适性;(2)亚胺底物上取代基的电子效应是影响催化反应速率的关键因素,在亚胺底物上引入给电子取代基团(如甲氧基和苯基)可以加快反应速率,引入吸电子取代基团(如三氟甲基和硝基)可降低反应速率;(3)亚胺底物上取代基的位置对于催化反应速率同样具有重要影响,在亚胺底物的邻位引入甲氧基取代基团时,反应速率加快得最明显;(4)作为非均相催化剂,NH2-Ga-MIL-53可循环使用9次而不失活且保持骨架结构不变;(5)NH2-Ga-MIL-53和Ga-MIL-53催化性能的对比结果表明,NH2-Ga-MIL-53结构中的氨基可以作为路易斯碱活性中心协同路易斯酸催化中心(Ga3+)有效促进strecker反应的进行。此外,由NH2-Ga-MIL-53、六水合硝酸镓和2-氨基对苯二甲酸对Strecker反应的催化效果的对比可知,NH2-Ga-MIL-53的孔结构是提高反应产物专一性的重要因素。

TLL脂肪酶C末端修饰对其底物选择性的调节作用

本研究以甘油三酯脂肪酶TLL为研究对象,将偏甘油酯脂肪酶AOL的C末端(Y246-H266)与其C末端(I241-P256)替换,获得突变体TLL_CC,并在毕赤酵母X-33中成功地进行了重组表达。乳化橄榄油的水解实验显示,C末端的置换不影响TLL脂肪酶的p H特性,但是TLL_CC的最适反应温度较TLL脂肪酶下降了15℃。这可能意味着长的C末端可以增加酶分子整体的柔性,进而降低其最适反应温度。三油酸甘油酯的水解实验发现,TLL脂肪酶和突变体TLL_CC反应体系中残留的三酯分别为28.31%和48.12%。而酯化合成甘油酯实验显示,TLL_CC催化的反应体系中TAG生成量仅为野生型的56.67%,但DAG的生成量却相同。上述研究表明,TLLC末端的这种置换明显减弱了TLL脂肪酶水解和合成TAG的能力,但并不影响其合成DAG的能力。这说明C末端的氨基酸替换可能对脂肪酶TLL的底物选择性起到调节作用。

AA10家族裂解多糖单加氧酶的模块化组成及底物选择性的研究进展

AA10家族裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)主要分布于细菌中,因其具有催化纤维素和几丁质等结晶多糖氧化降解的特性,在工业生物质转化过程中具有极强的应用潜力,从而受到广泛关注。然而,AA10家族不同LPMOs作用的底物种类及氧化位点和氧化产物也不尽相同,LPMOs的结构与组成对其底物选择性的影响机制有待进一步探究。因此,本文综述了AA10家族LPMOs的模块化结构组成及其催化机制,梳理了AA10家族LPMOs的底物谱,系统总结了AA10家族LPMOs的结构、关键作用残基及多模块组合对底物选择性影响的最新进展,并展望了LPMOs在生物质转化和生物燃料工业中广阔的应用前景。

人分泌型磷脂酶A2 GIIE的E54突变及其对底物选择性的影响

人分泌型磷脂酶A2 GIIE (Human secreted phospholipase A2 GIIE,hGIIE)通过发挥酶催化作用,参与炎症反应和脂代谢过程。为了揭示hGIIE的底物选择机制,文中对hGIIE进行了定点突变,采用毕赤酵母Pichia pastoris重组表达突变体蛋白,然后通过阳离子交换和分子排阻两步法纯化蛋白,最后用等温微量热滴定仪测定酶活性。hGIIE的结构分析显示,氨基酸E54可能与GIIE的底物头基选择性有关,经过同源序列比对,拟将E54突变为丙氨酸(A)、苯丙氨酸(F)和赖氨酸(K)。突变体E54A、E54F和E54K在毕赤酵母组成型表达系统中实现重组表达,通过两步纯化,纯度达到90%以上。酶活性实验显示,突变体与底物1,2-二己酰卵磷脂(1,2-dihexanoyl-snglycero-3-phosphocholine,DHPC)和1,2-二己酰磷酸甘油(1,2-dihexyl phosphate glycerol,DHPG)的亲和力发生改变,其中突变体E54K与DHPG的Km值为突变前的0.39倍,亲和力明显增强;突变体E54F与DHPC的Km值为突变前的1.93倍,亲和力明显减弱。hGIIE的E54突变体蛋白与磷脂底物的亲和力发生明显改变,说明E54在hGIIE的磷脂底物选择性水解过程中起重要作用。

4-氨基吡啶分子模板聚合物选择性识别及结合性质的研究

以 4 -氨基吡啶为模板分子制备了对 4 -氨基吡啶具有特异选择性的模板聚合物 .制得的棒状聚合物经研磨、过筛后 ,采用平衡结合方法评价了该模板聚合物的结合特性 .Scatchard分析表明 ,在所研究的浓度范围内 ,聚合物中形成了两类不同的结合位点 ,这两类结合位点的离解常数采用多点结合模型计算得到的值分别为 6.0 μmol/ L和 1 .2 mmol/ L.底物选择性表明 ,与其它结构相似的分子相比 ,该聚合物对模板分子4 -氨基吡啶显示了很强的结合能力 .1H NMR研究及 4 -氨基吡啶共振结构分析表明 。

细胞色素P－450亚族选择性底物的合成

为了便于国内同行对细胞色素Ｐ－４５０（以下简称Ｐ－４５０）亚族的深入研究，作者合成了Ｐ４５０ⅠＡ和ⅡＢ亚族的选择性底物乙氧基异酚 唑和戊氧基异酚 唑，并对合成品与国外标准产品的结构和酶学表征进行了比较。结果表明：合成品无论从结构上还是从酶学表征上均与国外产品基本一致。因此，在Ｐ－４５０研究中可用本合成品替代国外产品。

药物氟哌酸分子模板聚合物的分子识别特性

采用分子印迹技术合成了对药物氟哌酸有高度选择性的模板聚合物。通过 Ｓｃａｔｃｈａｒｄ分析研究了模板聚合物的选择结合特性。结果表明，以甲基丙烯酸为功能单体的模 板聚合物通过离子作用和氢键作用可以形成两类结合位点。用多点结合模型计算两类不同 结合位点的离解常数分别为Ｋｄ１＝２．９×１０－５ｍｏｌ／Ｌ和Ｋ＝３．２×１０－３ｍｏｌ／Ｌ。结合底物的实 验表明，该聚合物对氟哌酸呈现出高的选择性，有明显的开发应用价值。

植物GPATs基因研究进展

甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)是三酰甘油(Triacylglycerol,TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤。GPATs主要负责将脂肪酰基从酰基-酰基载体蛋白(acyl-ACP)或酰基辅酶A(acyl-CoA)上转移到甘油-3-磷酸的(Glycerol-3-phosphate,G3P)sn-1位置上。有些成员还具有sn-2酰基转移活性。目前已经在多种植物中克隆得到了GPAT基因。这些GPAT基因编码的酶主要分为三类,它们在细胞中分别定位于质体、线粒体和内质网上。这些酶参与三酰甘油、几丁质和软木脂等多种脂质的生物合成,在植物的生长发育中发挥着非常重要的作用。文章介绍了植物GPAT基因的染色体定位和基因结构以及GPAT酶的亚细胞定位、sn-2酰基转移特异性、GPAT酶的底物选择性及其生理功能的最新研究进展。

以桑色素为模板的分子烙印聚合物的制备、结合特性及其在薄层色谱固定相方面的应用

以桑色素为模板,选用不同的功能单体和致孔剂制备了一系列分子烙印聚合物,采用结合实验考察了它们对底物的吸附特性,发现以丙烯酰胺为功能单体,以乙酸乙酯为致孔剂制得的烙印聚合物对底物有很好的选择性,同时对一些结构相似的化合物具有一定的结合力.Scatchard方程研究结果表明,在研究的浓度范围内聚合物形成了一类等价的结合位点,其平衡离解常数为0.877 mmol/L,对模板分子的最大表观结合量为59.18μmol/g.可认为桑色素分子中3,7,4′位的羟基与功能单体的氢键作用是分子烙印聚合物具有底物选择性的主要因素.以该分子烙印聚合物为薄层色谱固定相,可以把模板分子从结构相似的化合物中分离出来,最小分离度为1.19.

Alizarin-Cu(Ac)_2配合物的分子烙印聚合物的制备和结合特性

利用Cu(Ⅱ)的配位作用,制备了A lizarin-Cu(Ac)2配合物的分子烙印聚合物。实验结果表明,该分子烙印聚合物对A lizarin-Cu(Ac)2具有选择性结合能力,而对一些结构类似的化合物则没有选择性结合能力。Scatchard方程研究表明,在研究的浓度范围内在聚合物中形成了一类等价的结合位点,结合位点对模板分子的平衡离解常数为0.80 mmol/L,最大表观结合量为52.68μmol/g,最大特异性吸附量为21.26μmol/g。研究还表明,在结合实验中,将醋酸根离子改变成其它阴离子,该聚合物就会失去分子识别能力,表明在聚合前的混合物中是由Cu(Ⅱ),醋酸根离子,茜素和2-乙烯吡啶形成了配合物。

农药三唑酮分子印迹聚合物的识别特性研究

采用分子印迹技术合成了对农药三唑酮有高选择性的印迹聚合物,通过Scatchard分析研究了印迹聚合物的结构特性.结果表明,以甲基丙烯酸为功能单体的印迹聚合物,通过氢键作用可以形成两类结合位点.用多点结合模型计算两类结合位点的离解常数分别为K1=7.89×10-4mol/L,K2=3.53×10-3mol/L.底物的选择性结合实验表明,该聚合物对三唑酮呈现高度的选择性及识别能力.为在生物样品中选择富集三唑酮提供了可能性.

间尼索地平分子模板聚合物的识别特性

A molecular template synthetic polymer highly selective for m-nisoldipine was prepared by a molecular imprinting technique.The selective binding characteristics of the template polymer were evaluated by Scatchard analysis and ultraviolet spectrometry.The results showed that the its dissociation constant was estimated to beKd=1.523×10-3mmol/L.The selectivity binding experiment for substrates indicated the polymer gave a high affinity and selectivity for m-nisoldipine.

盐酸雷尼替丁分子模板聚合物的分子识别特性

采用分子印迹技术合成了对药物雷尼替丁有高度选择性的模板聚合物。通过Scatchard方程和紫外光谱分析研究了模板聚合物的结合特性。结果表明,其结合位点的解离常数为Kd=2.679×10-3mol/L。底物的选择性结合实验表明,其模板聚合物对盐酸雷尼替丁有较大的吸附性和高度的选择性及识别能力。

生物催化的Baeyer-Villiger氧化反应研究

生物转化具有底物选择性、立构选择性、化学选择性、对映选择性等一般化学反应中不具备的优点,在精细化工中占有很大的优势,其中Baeyer-Villiger氧化反应在生物转化中占有很重要的地位,产生的许多中间体或产物可以被用来生产多种化学产品和药物,在工业生物催化中有很好的应用前景。本文主要对生物转化中的Baeyer-Villiger氧化反应在利用酶或细胞作为催化剂时存在的问题和解决方法以及基因技术的运用近况进行了综述。

细胞色素P450对底物的选择性及催化机制

细胞色素P450酶是广泛存在的含亚铁血红素单加氧酶,参与甾类激素的合成、脂溶性维生素代谢、多不饱和脂肪酸转换为生物活性分子,以及致癌作用和药物代谢.综述了细胞色素P450结构与功能的关系,特别是细胞色素P450对底物的选择性以及催化机制,并对其未来的发展方向进行了展望.

无溶剂体系酶催化酯化反应合成共轭亚油酸油脂的研究

研究了无溶剂体系中脂肪酶催化共轭亚油酸(CLA)与甘油酯化反应制备共轭亚油酸油脂的影响因素。考察了酶量、体系水分、温度、时间、酶重复利用次数等因素对酯化反应的影响。结果表明,适宜的工艺条件是:酶量1%,水含量1%,温度70℃,在上述条件下反应24h,酯化率可达89. 57%。研究了脂肪酶对共轭亚油酸异构体的底物选择性,结果表明,脂肪酶催化10, 12—十八碳二烯酸酯化反应优于9, 11—十八碳二烯酸。

定向进化法提高嗜热酯酶对长链酰基酯的选择性

目的提高嗜热酯酶对长链酰基酯的选择性,并分析该酶的底物选择性与酶结构的关系。方法应用定向进化法,对APE1547突变体P01(APE1547/R526V)的催化结构域基因进行易错PCR后,与推进器结构域连接,转化大肠杆菌BL21-CodonPlus-RIL,在双重选择压力下(高温及活性测定),应用高通量筛选方法筛选突变体,并针对特定的突变位点进行进一步饱和突变筛选,得到对长链酰基酯底物pNP-C12选择性提高的突变体酶。通过热稳定性测定、催化动力学分析和分子动力学模拟分析突变对酶结构和功能的影响。结果从近万个随机突变体库中筛选到3株优势突变体,经测序得到4个氨基酸突变位点(379、394、489和560);对4个位点氨基酸分别进行饱和突变筛选,得到活性最高的突变体E01(APE1547/R526V/T560W),在80℃,P01和E01的半衰期分别为123和77 h;催化长链酰基酯底物pNPC-12的效率(kcat/Km)提高约14倍。分子动力学模拟分析表明,560位点突变可能阻碍底物pNP-C12沿次要通道进入酶分子内部。结论定向进化结合饱和突变的方法可有效提高嗜热酯酶对长链酰基酯底物的活性和选择性;嗜热酯酶APE1547内部的底物交通对酶的底物选择性具有重要影响,E01突变体通过显著改善pNP-C12在酶内部的底物交通提高了对pNP-C12的选择性,并对酶分子的稳定性有较大影响。