基于分子动力学模拟提高嗜热磷酸三酯酶样内酯酶非特异性底物活力的理论研究

采用分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟方法,结合分子力学-广义玻恩表面积(MM-GB/SA)方法进行自由能计算和结构交互指纹分析,研究了模拟过程中非特异性底物(对氧磷/内酯)分别与嗜热磷酸三酯酶样内酯酶(SsoPox)野生型和突变体(W263F/W263T)结合的构象变化,分析了Loop8中重要残基Trp263的突变提高SsoPox非特异性底物活力的原因,发现其能够影响门控残基Phe229的构象变化,导致活性口袋入口变宽(Phe229与Tyr99之间的距离变大),使对氧磷和内酯更容易结合到蛋白质的活性位点上; Asp256和Arg223形成盐桥的几率高于野生型(WT) SsoPox,在Arg223(位于Loop7)的协助下质子更加高效地从活性中心的Asp256(位于Loop8)传递到溶剂中去,因而能够提高SsoPox水解底物的效率.通过比较2个野生型复合物的结构稳定性和结合自由能差异,发现在模拟过程中SsoPox与内酯的复合物体系更加稳定并且具有更低的结合自由能,有利于SsoPox识别底物并使其埋在活性部位的疏水环境中,促进氢氧化物亲核进攻底物的亲电中心.因此,底物与酶稳定的相互作用可能是SsoPox具有天然内酯酶活性的原因之一.

克雷伯氏菌中群体淬灭基因kplD6的克隆表达与酶学特性分析

群体淬灭酶是一类阻碍细菌间群体感应交流机制的重要物质,可以使信号分子降解或失活,从而阻止群体感应交流,进而破坏微生物多种行为和活动.前期研究中发现Klebsiella sp. Q2是具有群体淬灭能力的细菌,对其进行基因组测序分析后,选取该菌株中一个预测具有群体淬灭功能的基因(命名为kpl D6)作为研究对象,进行基因克隆、异源表达、蛋白纯化、结构预测、活性检测和酶学特性分析.结果表明,kpl D6基因全长1 080 bp,编码蛋白质由334个氨基酸组成,相对分子质量37 kDa,理论等电点为5.25,是一种具有TIM-barrel结构的磷酸三酯酶类内酯酶,最适pH为7,最适温度为45℃,Mn^(2+)和Co^(2+)等金属离子可以显著增强该酶活性.这对阐明Q2菌的群体淬灭功能的分子调控机制提供了更多信息.