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摘要
有机一碳化合物甲醇是未来生物炼制产业的重要原料。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖型甲醇脱氢酶(MDH)可催化甲醇氧化合成甲醛为代谢提供碳源,同时生成化学计量的NADH,为代谢提供还原力。改造MDH的辅酶结合口袋,获得偏好非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(NCD)的突变体,可用甲醇作为碳源并产生NCDH,为特定代谢途径提供还原力。本文首先分析嗜热脂肪芽孢杆菌Bacillus stearothermophilus DSM2334来源NAD依赖型MDH的结构,通过虚拟筛选和单位点突变文库初筛,鉴别出辅酶结合敏感位点,进一步依据缩小辅酶结合空腔的预期,构建并筛选得到有效利用NCD的突变体。在大肠杆菌中过表达并纯化各突变体,进行酶催化动力学分析,结果表明突变体MDH 9D1以NCD为辅酶时催化效率达858 L/(mol·s),其NCD偏好性相对于野生型蛋白提高了13 000倍。研究结果为甲醇利用及新型氧化还原代谢途径构建提供了新的功能元件。
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