阳春砂龙脑基二磷酸合酶关键氨基酸位点筛选及突变体的构建

目的对阳春砂萜类合成关键酶龙脑基二磷酸合酶(bornyl diphosphate synthase,BPPS)催化生成龙脑基二磷酸(bornyl diphosphate,BPP)的关键氨基酸位点解析,为阳春砂BPPS的功能优化并且促进其在代谢工程中的应用奠定基础。方法比较阳春砂、海南砂的BPPS (AvBPPS、A1BPPS)及已报道的其余3种植物的BPPS,发现AvBPPS催化产生BPP的比率较高。通过分子建模和底物对接、保守基序预测,以及与其他BPPS、单萜合酶序列多重比对的方法,筛选关键氨基酸位点,探索决定AvBPPS产生BPP及其较高比率BPP的关键活性位点,据此设计突变体,并用快速定点突变的方法获得突变体。结果筛选出了20个可能影响AvBPPS催化的关键位点,并根据这些位点,设计了20个AvBPPS突变体及1个A1BPPS突变体,成功构建其中17个突变体,诱导表达获得了纯化蛋白。结论综合使用多种分析方法,理性设计BPPS的突变位点,并获得了相应突变体及蛋白,为通过氨基酸定点突变探索BPPS的催化机制及功能优化提供了基础。