构建分子内二硫键提升谷氨酰胺转氨酶热稳定性

作者：杜建辉; 刘松^*; 陆信曜; 陈坚^*

来源：食品与发酵工业, 2021, 47(15): 1-8.

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.027052

• 谷氨酰胺转氨酶
• 热稳定性
• 二硫键
• 理性设计
• 分子动力学模拟

茂原链霉菌(Streptomyces mobaraenesis)来源的谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase, TGase)是一种重要的食品酶,广泛应用于蛋白基食品改性。为强化高温条件下的应用效果,拟通过构建蛋白分子内二硫键提高TGase的热稳定性。首先,基于野生型TGase晶体结构(PDB:1iu4)构建已报道TGase耐热突变体MS(S2P-S23V-Y24 N-S199A-K294L)的模拟结构。其次,通过Disulfide by design 2.0进行二硫键预测,根据二硫键成键自由能选择12种二硫键突变体在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中表达。最后,对纯化后突变体的酶学性质进行表征和稳定化机制解析。结果显示,经60℃处理20 min, D118C-K121C、P244C-E249C和P22C-Q328C残余酶活力较MS分别提升了77.39%、71.58%和91.06%。与MS相比,MS-P22C-Q328C的t1/2(60℃)和tm分别提升了2.06倍和1.06℃,但比酶活力下降13.2%。模拟结构分析表明,新增的二硫键可能降低了MS-P22C-Q328C中2个高柔性loop的刚性,从而使其热稳定性增强。该研究结果将为高热稳定性TGase的开发提供基础数据。

• 单位
  江南大学; 生物工程学院