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谷氨酸棒杆菌3-磷酸甘油酸脱氢酶的定向进化改造研究
1
作者
黄新燕
孙慕娇
+7 位作者
杜穆花
潘越
张心语
张瑶函
徐宁
刘君
鞠建松
魏亮
《食品与发酵工业》
北大核心
2025年第3期89-96,共8页
3-磷酸甘油酸脱氢酶(3-phosphoglycerate dehydrogenase,PGDH)是L-丝氨酸生物合成途径的限速酶,是影响L-丝氨酸高效合成的关键。该研究以来源于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的PGDH为研究对象,通过对其酶学性质进行测试分...
3-磷酸甘油酸脱氢酶(3-phosphoglycerate dehydrogenase,PGDH)是L-丝氨酸生物合成途径的限速酶,是影响L-丝氨酸高效合成的关键。该研究以来源于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的PGDH为研究对象,通过对其酶学性质进行测试分析发现,Cg-PGDH的酶活性仅为1.98 U/mg,而且热稳定性较差,严重制约了L-丝氨酸的高效生物合成。针对这一关键问题,该研究采用定向进化和高通量筛选的方法对Cg-PGDH进行改造,提高酶的催化活性和热稳定性。通过多轮筛选,最终获得了5个催化活性显著提升的突变体,P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V。其中,突变体P85Q的酶活性提升了1.55倍,并显著提高了酶的温度稳定性,最适催化温度达到60℃。随后该研究对P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V等5个突变体的突变位点进行组合突变,获得了温度稳定性进一步提高的突变体P85Q-D365Y。通过对Cg-PGDH突变位点的三维结构解析和分子动力学模拟实验发现,尽管突变体P85Q与D365Y的突变位点不位于Cg-PGDH催化活性中心,但是可通过蛋白结构形变增强Cg-PGDH活性中心130~140区间loop的稳定性,从而增加了酶的底物亲和性和催化活性。相关研究成果为进一步解析PGDH催化机制,提高PGDH催化活性提供了重要的研究基础和方向。
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关键词
谷氨酸棒杆菌
3-磷酸甘油酸脱氢酶
定向进化
高通量筛选
温度稳定性
分子动力学模拟
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职称材料
题名
谷氨酸棒杆菌3-磷酸甘油酸脱氢酶的定向进化改造研究
1
作者
黄新燕
孙慕娇
杜穆花
潘越
张心语
张瑶函
徐宁
刘君
鞠建松
魏亮
机构
河北师范大学生命科学学院
中国科学院天津工业生物技术研究所
天津科技大学生物工程学院
天津科技大学食品科学与工程学院
出处
《食品与发酵工业》
北大核心
2025年第3期89-96,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2021YFC2100700)。
文摘
3-磷酸甘油酸脱氢酶(3-phosphoglycerate dehydrogenase,PGDH)是L-丝氨酸生物合成途径的限速酶,是影响L-丝氨酸高效合成的关键。该研究以来源于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的PGDH为研究对象,通过对其酶学性质进行测试分析发现,Cg-PGDH的酶活性仅为1.98 U/mg,而且热稳定性较差,严重制约了L-丝氨酸的高效生物合成。针对这一关键问题,该研究采用定向进化和高通量筛选的方法对Cg-PGDH进行改造,提高酶的催化活性和热稳定性。通过多轮筛选,最终获得了5个催化活性显著提升的突变体,P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V。其中,突变体P85Q的酶活性提升了1.55倍,并显著提高了酶的温度稳定性,最适催化温度达到60℃。随后该研究对P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V等5个突变体的突变位点进行组合突变,获得了温度稳定性进一步提高的突变体P85Q-D365Y。通过对Cg-PGDH突变位点的三维结构解析和分子动力学模拟实验发现,尽管突变体P85Q与D365Y的突变位点不位于Cg-PGDH催化活性中心,但是可通过蛋白结构形变增强Cg-PGDH活性中心130~140区间loop的稳定性,从而增加了酶的底物亲和性和催化活性。相关研究成果为进一步解析PGDH催化机制,提高PGDH催化活性提供了重要的研究基础和方向。
关键词
谷氨酸棒杆菌
3-磷酸甘油酸脱氢酶
定向进化
高通量筛选
温度稳定性
分子动力学模拟
Keywords
Corynebacterium glutamicum
3-phosphoglycerate dehydrogenase
directed evolution
high-throughput screening
temperature stability
molecular dynamics simulation
分类号
O64 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
谷氨酸棒杆菌3-磷酸甘油酸脱氢酶的定向进化改造研究
黄新燕
孙慕娇
杜穆花
潘越
张心语
张瑶函
徐宁
刘君
鞠建松
魏亮
《食品与发酵工业》
北大核心
2025
0
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