定点突变提高枯草芽孢杆菌角蛋白酶的低温催化活性

作者：周冠宇; 李江华^*; 彭政; 苗周迪; 冒鑫哲; 张娟^*

来源：微生物学通报, 2022, 49(01): 1-13.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.210748

• 角蛋白酶
• 低温催化活性
• 分子改造
• 同源比对
• 分子动力学模拟
• 分子柔性
• 氢键

【背景】角蛋白酶KerZ1能在60°C的最适温度下高效降解角蛋白底物,然而其在低于最适温度条件下的酶活极低,难以适应工业生产和实际应用的要求。【目的】提升角蛋白酶KerZ1的低温催化活性。【方法】结合同源比对与折叠自由能分析向角蛋白酶KerZ1引入氨基酸突变,并对突变体的酶学性质进行研究。【结果】对KerZ1柔性环区域(loop 13)引入的氨基酸突变T210S、N211S、T212G均使其低温催化活性提升。随后对loop13进行了复合突变并构建了三突变体T210S/N211S/T212G,该突变体在中等温度(40°C)和低温(20°C)条件下的比酶活较KerZ1分别提升了45.68%和85.74%。同时,该突变体在60°C的半衰期(t1/2)仅下降11.52%,说明突变体T210S/N211S/T212G在不严重损失热稳定性的情况下其低温催化活性得到了显著的提高。【结论】氢键的减少及氨基酸疏水性降低导致的蛋白质分子柔性的提升,可能是导致突变体酶T210S/N211S/T212G低温催化活性提升的主要原因。本研究从实际应用出发对角蛋白酶进行低温催化活性改造,为其工业化与应用化奠定了基础。

• 单位
  工业生物技术教育部重点实验室; 江南大学; 生物工程学院