理性设计提高奥氏嗜热盐丝菌精氨酸脱亚胺酶的热稳定性

作者：王文玉; 张涛^*

来源：食品与发酵工业, 2023, 49(04): 1-7.

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.032005

• 精氨酸脱亚胺酶
• 理性设计
• 热稳定性
• 结构分析
• 瓜氨酸生产

奥氏嗜热盐丝菌(Halothermothrix orenii)来源的精氨酸脱亚胺酶具有催化精氨酸水解生成瓜氨酸的活性，但其热稳定性有待进一步提升。为此，该研究对此来源的精氨酸脱亚胺酶进行三维结构分析和理性设计，选择了10个单点突变体。通过分子克隆、表达纯化和变性温度(Tm)测定，获得了2个酶活力稍降低但热稳定性提高的突变体T180Y和A190P,有序叠加后获得双点突变体T180Y/A190P,3个突变体的Tm值分别提高了2.5、1.9、5.2℃,相比于野生酶，3个正向突变体在50℃下保温180 min后，残余酶活力分别提高了30%、23%和41.8%。三维结构分析表明表面空穴填充和芳香环作用可能是T180Y热稳定性增强的原因，而A190P推测是由于脯氨酸的吡咯环刚性结构以及与空间相邻残基之间的疏水相互作用增强了其热稳定性。随后，将突变体应用于瓜氨酸的生产，双点突变体T180Y/A190P的生产速率和瓜氨酸产量均高于野生型。该研究为其他工业酶的理性设计提供了一定参考依据。

• 单位
  食品科学与技术国家重点实验室; 江南大学