定点突变解析短乳杆菌酪氨酸脱羧酶的关键催化位点

作者：倪婕; 许国超; 倪晔^*

来源：生物加工过程, 2021, 19(01): 32-39.

• 短乳杆菌
• 酪氨酸脱羧酶
• L-酪氨酸
• 定点突变
• 分子动力学模拟
• 底物结合
• 酪胺

酪氨酸脱羧酶(TDC)是一种磷酸吡哆醛(PLP)依赖型的氨基酸脱羧酶,可用于催化L-酪氨酸脱羧生成酪胺。酪胺是一种重要的生物单胺,在生物医药及化工产业中具有广泛应用价值。以Lactobacillus brevis来源的TDC晶体结构为基础,通过分子对接和作用力分析得到了参与底物识别及结合的关键区域和位点,包括H98～E102的loop区域以及Y331和Y398位点,并对这些位点进行定点突变。对突变体进行蛋白纯化和比酶活分析,与野生酶相比,突变体S101A、E102D对L-酪氨酸分别保留66.9%及69.1%的相对活力,对L-多巴(L-DOPA)分别保留74.2%及61.3%的相对活力,其余突变体残余活力均低于10%。通过分子动力学模拟分析发现,H98与N100分别与底物的羧基和酚羟基形成氢键,Y331的苯环与底物的苯环形成π-π堆积作用。H98～E102的loop区域与Y331和Y398共同识别底物并固定底物苯环与PLP的共轭π平面相垂直,促进脱羧反应的高效发生。

• 单位
  生物工程学院; 江南大学; 工业生物技术教育部重点实验室