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摘要
吡啶核苷酸辅酶NAD(P)是最重要的氧化还原辅酶,广泛参与胞内物质和能量代谢过程,具有不可替代的重要作用。通过吡啶核苷酸辅酶传递电子或氢原子,驱动生物化学反应。调控胞内吡啶核苷酸辅酶总量及其时空分布,对细胞的生理代谢产生全局性但往往难以预测的影响。本实验室提出基于非天然氧化还原辅酶的化学生物学研究新策略,旨在建立与内源辅酶正交的氧化还原代谢网络。前期设计合成了多种非天然辅酶,如烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(NCD)等;通过蛋白质工程方法改造苹果酸酶、亚磷酸脱氢酶等的辅酶结合口袋,获得了系列偏好NCD的突变体;成功应用于原核微生物模式宿主细胞中,建立了多种NCD介导的代谢子系统,初步实现途径选择性控制化学能(还原力)传递方向和计量关系,突破了内源代谢的热力学瓶颈。本报告将重点介绍我们采用结构生物学和蛋白质工程方法,研究亚磷酸脱氢酶及苹果酸酶突变体与NCD相互作用的结果。上述研究初步揭示了非天然氧化还原辅酶偏好性的结构基础,对理性改造其它酶、构建生物正交的代谢子系统具有重要参考价值。
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