R-2-卤代酸脱卤酶的同源模建及底物对映体选择性研究

对来自假单胞菌ZJU26中的R-2-卤代酸脱卤酶(DehI-R)进行同源模建,分析其与底物的相互作用,为解析酶的底物对映体选择性提供理论依据。采用Sybyl中的APM模块首次构建并优化了R-2-卤代酸脱卤酶的三维结构,并用Procheck验证结构模型的合理性。使用Surflex-Docking模块将结构模型与底物分别进行对接,分析相互之间的作用。序列比对结果显示,R-2-卤代酸脱卤酶与恶臭假单胞菌PP3中DehI的相似性达23.71%。Deh-R模建后的结构与模板很好的吻合。模型比对分析DehI-R中参与催化的残基,除Asn203外大部分都比较保守。分子对接结果表明,R-2-氯丙酸和S-2-氯丙酸都可以结合到活性位点上,决定其选择性的是位点Asn203,在RS-2-卤代酸脱卤酶所对应位点的残基为Ala,相比之下,Asn具备较大的空间位阻,从而阻止了S-2-氯丙酸的反应。利用Sybyl中的Biopolymer模块对R-2-卤代酸脱卤酶中的Asn203突变成具有不同空间位阻的Ala、Gly和Gln。突变酶与底物对接结果进一步证实了Asn203位点对R-2-卤代酸脱卤酶的底物对映体选择性作用。

嗜热古细菌Sulfolobus tokodaii脱卤酶在D-乳酸生产中的应用

将来源于嗜热古菌Sulfolobus tokodaii的脱卤酶(L-HADST)基因克隆到载体p ET28b,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行表达,在蛋白的N末端带有6个组氨酸融合标签,纯化后经聚丙烯酰胺凝胶电泳显示融合蛋白的分子量约为25000.融合蛋白催化2-氯丙酸(2-CPA)的最适反应温度为70℃,最适p H值为9.5.以外消旋2-CPA为底物生产D-乳酸,利用HPLC检测反应液中2-CPA及乳酸的变化,发现L-HADST只催化L-2-CPA脱氯反应.对酶催化反应条件进行了优化,结果表明,在p H值为9.5,温度为60℃的条件下,当反应体系中缓冲液浓度为3 mol/L,底物浓度为0.5 mol/L,酶浓度为3×104U/L时有较高的底物转化率及乳酸生成量.依据条件优化结果可知,影响反应速度的因素有底物浓度、缓冲液浓度以及酶浓度,其中底物浓度变化对转换率的影响最明显.

2-卤代酸脱卤酶的表达优化

2-卤代酸脱卤酶是催化2-卤代酸脱卤产生相应2-羟基酸的一类酶,其水解脱卤能力和对映体选择性使其在环境修复与光学纯手性化合物绿色合成领域具有广阔应用前景.然而天然2-卤代酸脱卤酶产量通常很低,本文以分离自Pseudomonas putida PP3菌株的DL-2-卤代酸脱卤酶DehI为研究对象,构建DehI-pET28a重组质粒,在大肠杆菌中进行原核表达,并对其表达条件进行优化.经优化获得其最佳表达条件:当细胞OD_(600)nm为0.8,IPTG为0.2 mM,30℃诱导9 h时,活性蛋白量最高,为1.36 U/mL,与常用诱导条件相比提高7.5倍.本研究为2-卤代酸脱卤酶构效关系及其改造研究奠定基础.

2-卤代酸脱卤酶研究进展

2-卤代酸脱卤酶(EC 3.8.1.X)催化2-卤代酸脱卤水解形成相应的2-羟基酸。该类酶不仅能够降解环境中的卤代污染物,而且具有宽广底物谱和高效手性拆分特性,因而在环保和手性中间体的绿色合成中具有广阔应用前景。目前已经对多种2-卤代酸脱卤酶进行生化特性表征,并对酶分子三维结构及催化机制进行了深入研究。文中从2-卤代酸脱卤酶的来源、蛋白质结构与催化反应机制、催化特性及应用方面等研究取得的新进展进行综述,并展望了2-卤代酸脱卤酶的进一步研究方向。

X射线衍射晶体法解析脱卤酶DehDIV-R结构的研究

R-2-卤代酸脱卤酶能立体选择性水解R-2-卤代酸。解析酶的单晶结构对提高酶的选择性和活性提供了直接的结构指导,是目前酶结构领域研究的前沿。以实验室前期得到的来自假单胞菌ZJU26的R-2-氯丙酸脱卤酶（Deh DIV-R）为研究对象,采用X射线衍射晶体法进行结构解析。采用pp SUMO载体融合表达Deh DIV-R蛋白,依次通过Ni-NTA亲和层析、透析酶切、二次NiNTA亲和层析以及凝胶过滤层析纯化得到单一条带,且均一性好的蛋白。接着对结晶条件进行初筛与优化,得到的最佳结晶条件为0.1mol/L HEPES p H 7,12%PEG 6 000,0.2mol/L Mg Cl2,8mmol/L CHAPS。晶体在上海同步辐射光源BL18U1线站上收集衍射数据,采用分子置换法成功解析获得了分辨率为2.35的Deh DIV-R的晶体结构。Ramachandran图表明98.02%的氨基酸位于最适区,证明了该结构的合理性。Deh DIV-R的纯化、结晶以及结构解析为进一步深入了解其结构和功能奠定了基础。