甲酸脱氢酶催化活性的定向进化及其高效表达

作者：张振华; 解玉丽; 王铁军; 赵虹; 唐存多^*; 阚云超; 姚伦广

来源：应用化学, 2021, 38(06): 704-712.

DOI：10.19894/j.issn.1000-0518.200271

• 甲酸脱氢酶
• 催化效率
• 定向进化
• 分子对接
• 高效表达

甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase, FDH)属于D-2-羟基酸脱氢酶类,能催化甲酸氧化生成二氧化碳,同时能将氧化型辅酶I(Oxdized form of nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+)还原成还原型辅酶I(Redued form of nicotinamide adenine dinucleotide, NADH),在NADH的再生中起重要作用。为了获得高活性的甲酸脱氢酶突变体,本研究以博伊丁假丝酵母甲酸脱氢酶(Candida boidinii formate dehydrogenases,CbFDH)突变体(CbFDHC23S)为亲本,进行了2轮定向进化,获得了一个比酶活性约为亲本4倍,且更适合于在生理条件下进行辅酶再生的突变体M2。然后,利用计算机辅助的手段初步阐明了其温度特性和催化效率改变的分子机制。最后,借助共表达策略进一步提高了突变体M2在大肠杆菌中的表达水平,超声裂解液中的甲酸脱氢酶活性达到45.85 U/mL,远远高于亲本单拷贝表达水平。本研究为增强NADH再生能力、降低NADH的再生成本,实现FDH偶联催化的手性醇及氨基酸衍生物等食品添加剂高效、廉价的绿色生物合成奠定理论基础。

• 单位
  南阳师范学院; 河南蓝图制药有限公司