定点饱和突变提高赭曲霉11α羟化酶的催化性能 被引量：1

1

作者 史京辉 陈文慧 +5 位作者 陆坤 郑婷婷 任志远 鲍国庆 王敏 骆健美 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期322-331,共10页

【目的】11α,17α-双羟基黄体酮是重要的甾体激素类药物中间体,应用价值大。赭曲霉(Aspergillus ochraceus)CICC 41473的11α羟化酶CYP68J5是转化17α-羟基黄体酮生成11α,17α-双羟基黄体酮的关键酶,但其催化性能有待于提升。【方法... 【目的】11α,17α-双羟基黄体酮是重要的甾体激素类药物中间体,应用价值大。赭曲霉(Aspergillus ochraceus)CICC 41473的11α羟化酶CYP68J5是转化17α-羟基黄体酮生成11α,17α-双羟基黄体酮的关键酶,但其催化性能有待于提升。【方法】在课题组前期确定的关键氨基酸位点D118、F216和M488基础上,通过定点饱和突变和底物转化实验进行优良突变体的筛选;使用AutoDock进行酶与底物的分子对接,并通过Discovery Studio和Gromacs分别研究分子间相互作用力和分子动力学模拟。【结果】突变体D118V、F216W、M488L和M488W具有催化性能,其中,优良突变体D118V的活性最高,其在底物浓度0.5 g/L时,生产强度为431.66 mg/(L·d),较野生型提高了2.12倍,这可能是因为当118位的天冬氨酸突变为缬氨酸后,该位点与底物之间产生了新的疏水相互作用,增强了酶的底物结合口袋的疏水性。分子动力学模拟结果表明酶的整体构象更稳定,酶与底物的结合更紧密。【结论】通过定点饱和突变获得了催化性能显著提升的优良突变体D118V,研究结果为甾体11α羟化酶的改造提供了应用案例和理论指导。 展开更多

关键词 11α 17α-双羟基黄体酮 11α羟化酶 定点饱和突变 分子对接 分子动力学模拟

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定点饱和突变改善米曲霉木聚糖酶的温度特性 被引量：5

2

作者 吴芹 臧嘉 +2 位作者 胡蝶 王瑞 邬敏辰 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期65-70,共6页

为改善米曲霉木聚糖酶AoXyn11A的温度特性,基于其三维结构的同源建模和分子动力学模拟,随机替换最高B-factor值位点处的Gly21。以重组表达质粒pET-28a-Aoxyn11A为模板,采用全质粒两步PCR技术对AoXyn11A基因(Aoxyn11A)中编码Gly21的密码... 为改善米曲霉木聚糖酶AoXyn11A的温度特性,基于其三维结构的同源建模和分子动力学模拟,随机替换最高B-factor值位点处的Gly21。以重组表达质粒pET-28a-Aoxyn11A为模板,采用全质粒两步PCR技术对AoXyn11A基因(Aoxyn11A)中编码Gly21的密码子实施饱和突变,将pET-28a-Aoxyn11A各突变体转化E.coli BL21(DE3),构建了突变转化子文库。以酶的热稳定性为指标,从文库中筛选出最优突变转化子(E.coli/Aoxyn11AG21I)。DNA测序结果显示,E.coli/Aoxyn11AG21I表达一种由Ile21替换了Gly21的突变酶AoXyn11AG21I。温度特性分析表明:突变酶的最适温度由突变前的55℃提高至65℃;AoXyn11AG21I在55℃及以下稳定,较AoXyn11A提高了7℃。另外,AoXyn11A突变前后的pH特性改变不大。 展开更多

关键词 定点饱和突变 木聚糖酶 温度特性 分子动力学模拟 B-factor值

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芳香硫酸酯酶定点饱和突变方案的比较

3

作者 李亚平 种慧敏 +5 位作者 袁梅 周伟 卢进鹏 胡小蕾 廖飞 杨晓兰 《西安交通大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期459-464,共6页

目的比较随机引物与精确引物PCR扩增实施绿脓杆菌芳香硫酸酯酶(Pseudomonas aeruginosa arylsulfatase, PAAS)定点饱和突变的整体效率及成本,以建立高效实用的定点饱和突变方案。方法以大肠杆菌碱性磷酸酶(Escherichia coli alkaline ph... 目的比较随机引物与精确引物PCR扩增实施绿脓杆菌芳香硫酸酯酶(Pseudomonas aeruginosa arylsulfatase, PAAS)定点饱和突变的整体效率及成本,以建立高效实用的定点饱和突变方案。方法以大肠杆菌碱性磷酸酶(Escherichia coli alkaline phosphatase, ECAP)与PAAS融合表达质粒为模板,分别用针对PAAS目的位点的随机引物、精确引物等量混合物及单个精确引物,进行全质粒PCR扩增构建定点饱和突变体库;碱裂解细胞后高通量测定PAAS突变体与ECAP活性比值进行筛选,比较3种定点饱和突变建库方案需筛选的单克隆数量、所获突变体种类、整体耗时、整体成本及影响因素。结果用随机引物PCR对M72位定点饱和突变有明显密码子偏好性,筛选超600个单克隆仅获得10种预期突变体,但对G138位定点饱和突变未见明显的密码子偏好性且筛选不到150个单克隆获得18种预期突变体;精确引物等量混合物对M72位实施定点饱和突变,筛选不超过190个克隆成功获得19种预期突变体;单个精确引物对M72位逐个PCR实施定点饱和突变,仅各筛选2个单克隆就获得19种预期突变体。单个精确引物逐个PCR实施定点突变所获饱和突变体库完整,需筛选的单克隆数最少,总耗时和总成本最低;相比之下,用随机引物和精确引物等量混合物实施定点饱和突变时,所需筛选的单克隆数、整体耗时及成本均显著增加。结论解析序列-活性关系时,用单个精确引物逐个PCR实施定点饱和突变有显著整体成本和效率优势;仅筛选阳性突变体时,用精确引物等量混合物进行PCR建库在成本和效率上更有优势。 展开更多

关键词 芳香硫酸酯酶 定点饱和突变 随机引物 精确引物等量混合物 单个精确引物

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饱和定点突变拓宽谷氨酸脱羧酶催化pH范围的研究 被引量：5

4

作者 林玲 胡升 +2 位作者 郁凯 黄俊 梅乐和 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1410-1414,共5页

谷氨酸脱羧酶(GAD)是生物法制备γ-氨基丁酸GABA以及一些含氮化合物的关键酶,其催化活力受p H值调控。研究GAD的pH值调控性质具有重要的理论和应用价值。研究通过氨基酸序列比对,发现了一个影响GAD 1407催化p H特性的关键位点:S307。通... 谷氨酸脱羧酶(GAD)是生物法制备γ-氨基丁酸GABA以及一些含氮化合物的关键酶,其催化活力受p H值调控。研究GAD的pH值调控性质具有重要的理论和应用价值。研究通过氨基酸序列比对,发现了一个影响GAD 1407催化p H特性的关键位点:S307。通过对这个位点进行饱和突变,构建突变文库,从中筛选出催化pH范围拓宽的突变酶S307N,并对该突变酶的酶学性质进行了研究。为了解GAD 1407结构与功能之间的相互关系提供了一定的依据。 展开更多

关键词 谷氨酸脱羧酶 蛋白质工程 饱和定点突变 pH特性

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Lys490饱和突变提高海藻糖合酶转化率的研究 被引量：2

5

作者 吕鑫 王腾飞 +2 位作者 汪俊卿 刘洪玲 王瑞明 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期60-65,共6页

分析预测海藻糖合酶的空间结构,并进行分子对接和序列比对,选择Lys490位点进行定点饱和突变。利用全质粒PCR方法构建饱和突变体库,并利用高效液相色谱法筛选优势突变。经过筛选获得优势突变体K490L、K490I,对比分析表明,突变体K490L、K4... 分析预测海藻糖合酶的空间结构,并进行分子对接和序列比对,选择Lys490位点进行定点饱和突变。利用全质粒PCR方法构建饱和突变体库,并利用高效液相色谱法筛选优势突变。经过筛选获得优势突变体K490L、K490I,对比分析表明,突变体K490L、K490I的转化率较原始酶分别提高了18%和15%。突变体酶学性质分析表明,K490L、K490I的最适反应温度及最适pH与原始酶保持一致,皆为25℃和pH 8.0,但两种突变酶的耐热性及耐酸性较原始酶有明显增强。在pH 7.0环境下,突变体K490L、K490I放置60 min后,剩余酶活力均达80%以上,而原始酶低于68%。 展开更多

关键词 海藻糖合酶 定点饱和突变 转化率 分子改造

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氨基酸突变对细胞色素P45 0BM-3羟基化吲哚能力的影响 被引量：4

6

作者 李红梅 梅乐和 高舜晔 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期282-287,共6页

利用饱和定点突变技术对细胞色素P450 BM-3(A74G/F87V/L188Q)(PT)的168和435氨基酸位点分别进行随机突变,根据其羟基化吲哚生成的靛蓝在670nm处具有特殊吸收峰进行高通量筛选,获得了三个高于亲本酶(PT)的突变酶D168H、D168L和E435T。通... 利用饱和定点突变技术对细胞色素P450 BM-3(A74G/F87V/L188Q)(PT)的168和435氨基酸位点分别进行随机突变,根据其羟基化吲哚生成的靛蓝在670nm处具有特殊吸收峰进行高通量筛选,获得了三个高于亲本酶(PT)的突变酶D168H、D168L和E435T。通过考察突变酶反应动力学参数、电子耦合率、热稳定性、最适pH以及区域专一性的变化情况,发现相对亲本酶而言所有的突变酶对底物吲哚的亲和力和催化效率都得到了不同程度的提高,其中突变酶D168H的kcat值比亲本酶提高了3倍多;突变酶D168H的电子耦合率比亲本酶大约降低了2倍,而突变酶D168L和E435T的电子耦合率却有轻微的提高;所有突变酶均在pH8.2附近表现出最大羟基化吲哚生产靛蓝的能力;突变酶D168H对吲哚的区域选择性得到了提高,主产物靛蓝从亲本酶的72%提高到了93%。另外,热稳定性实验表明:尽管突变酶D168H和D168L的热稳定性较亲本酶有所降低,但活力的大幅度提高并未对酶的热稳定性造成大的伤害。以上所有的结果为了解细胞色素P450 BM-3结构与功能关系提供了有用的信息,同时为进一步定向进化P450BM-3提高其功能特性提供了进化模板。 展开更多

关键词 细胞色素P450 BM-3 饱和定点突变 羟基化吲哚 靛蓝

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Clostridium clariflavum GH10木聚糖酶的克隆表达、酶学性质及位点功能分析 被引量：4

7

作者 王华广 刘雨露 +1 位作者 胡方觊 唐蕾 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期16-23,共8页

首次将来源于Clostridium clariflavum的木聚糖酶基因Clocl-2441中的糖苷水解酶家族10(glycosyl hydrolase families,GH)结构域基因连接到pET28a(+)载体上,在E.coli BL21(DE3)成功异源表达。经镍柱和脱盐分离纯化达到电泳纯,并对其酶学... 首次将来源于Clostridium clariflavum的木聚糖酶基因Clocl-2441中的糖苷水解酶家族10(glycosyl hydrolase families,GH)结构域基因连接到pET28a(+)载体上,在E.coli BL21(DE3)成功异源表达。经镍柱和脱盐分离纯化达到电泳纯,并对其酶学性质进行解析。结果表明,重组木聚糖酶rXyn2441GH10最适温度和pH分别为70℃和7.0,属于中性嗜热木聚糖酶。rXyn2441GH10在65℃以下和pH 4.0~9.0范围比较稳定,金属离子中5 mmol/L的Mg^(2+)可以提高79.2%的酶活。以榉木木聚糖为底物重组酶的动力学参数,V_(max)为1 691.5μmol/(mg·min),K_m值为2.5 mg/mL,k_(cat)为1 236.4/s,k_(cat)/K_m为494.6 mL/(mg·s)。定点饱和突变表明209位点的组氨酸对酶活有重要的作用。 展开更多

关键词 CLOSTRIDIUM clariflavum Glycosyl HYDROLASE families 10木聚糖酶 大肠杆菌 定点饱和突变

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细胞色素P450 BM-3羟基化吲哚能力的半理性改造 被引量：3

8

作者 胡升 虞青 +2 位作者 梅乐和 姚善泾 金志华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2869-2875,共7页

为进一步改造细胞色素P450BM-3酶对吲哚的羟基化能力,以P450BM-3结构与功能关系的推测为指导,选择突变酶P450BM-3(A74G/F87V/L188Q/E435T)为父本,在可能影响P450BM-3催化吲哚羟基化区域选择性的D168位点进行定点饱和突变,根据全细胞催... 为进一步改造细胞色素P450BM-3酶对吲哚的羟基化能力,以P450BM-3结构与功能关系的推测为指导,选择突变酶P450BM-3(A74G/F87V/L188Q/E435T)为父本,在可能影响P450BM-3催化吲哚羟基化区域选择性的D168位点进行定点饱和突变,根据全细胞催化产物颜色及组成进行筛选,得到了产物组成、酶动力学性质与父本不同的两个突变酶。突变酶D168W的吲哚羟基化产物中90%是靛玉红,而另一个突变酶D168R的产物中87%是靛蓝,产物组成均不同于亲本。在催化吲哚羟基化时,D168W的kcat与父本相当,但Km却是父本的4.8倍,催化活力只有父本的20%;而D168R的kcat是父本的1.9倍,Km是父本的82%,催化活力比父本提高了1.37倍。结果表明,在E435T突变上叠加D168位氨基酸残基突变对酶的催化性质产生了单一位点突变所不具有的协同效应,对酶催化的区域选择性和催化活力都有显著影响,以致改变了催化产物组成。这种基于知识的半理性定向进化方法由于是在关键位点进行突变,因此突变目的性强、突变效果显著。 展开更多

关键词 细胞色素P450 BM-3 定向进化 饱和定点突变

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蔗糖磷酸化酶的半理性设计及生产α-熊果苷的条件优化 被引量：5

9

作者 沈洋 吕雪芹 +3 位作者 林璐 李江华 堵国成 刘龙 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2020年第13期1-9,共9页

α-熊果苷是一种高价值糖苷,在化妆品和制药行业具有广泛的应用前景。酶法是生产α-熊果苷的主要手段,但由于缺乏高催化效率的酶而限制了α-熊果苷的生产。为了提高来自Streptococcus mutans UA159的蔗糖磷酸化酶(SmSP)的生物转化效率,... α-熊果苷是一种高价值糖苷,在化妆品和制药行业具有广泛的应用前景。酶法是生产α-熊果苷的主要手段,但由于缺乏高催化效率的酶而限制了α-熊果苷的生产。为了提高来自Streptococcus mutans UA159的蔗糖磷酸化酶(SmSP)的生物转化效率,进而提高α-熊果苷的产量,筛选了4种在Bacillus subtilis WB600中表达SmSP的载体,其中重组质粒pP43NMK-P43-gtfA在全细胞转化20 h后获得了最高的α-熊果苷产量(40.2 g/L)。其次,对SmSP催化活性中心周围的loop A进行了定点饱和突变,以提高酶和受体之间的亲和力,得到了突变体SmSP^I336L,其α-熊果苷产量和底物对苯二酚(hydroquinone,HQ)摩尔转化率分别为71.7 g/L和72.4%,产量相比对照提高了78.4%。最后,对重组菌株B.subtilis WB600/pP43NMK-P43-SmSP^I336L全细胞转化合成α-熊果苷反应条件进行优化,α-熊果苷的产量达到了110.3 g/L,HQ摩尔转化率为88.7%,产量相比对照提高了2.74倍。高催化效率重组菌株的构建,以及对突变体动力学的分析,对生物转化合成α-熊果苷具有重要的研究意义和应用价值。 展开更多

关键词 蔗糖磷酸化酶 α-熊果苷 定点饱和突变 全细胞催化

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醇脱氢酶KpADH的127位点对催化活性和对映选择性的影响

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作者 朱诚 许国超 +2 位作者 戴威 周婕妤 倪晔 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期5504-5511,共8页

醇脱氢酶可用于合成手性化合物,在医药、材料等领域应用广泛。来源于多孢克鲁维酵母(Kluyveromyces polysporus)的醇脱氢酶KpADH同时具有还原(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮(CPMK)和氧化异丙醇、1,4-丁二醇的活性。通过分子对接和结构分析... 醇脱氢酶可用于合成手性化合物,在医药、材料等领域应用广泛。来源于多孢克鲁维酵母(Kluyveromyces polysporus)的醇脱氢酶KpADH同时具有还原(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮(CPMK)和氧化异丙醇、1,4-丁二醇的活性。通过分子对接和结构分析,发现Y127是紧靠底物的关键位点。本文通过对127位点定点饱和突变来提高催化活性和对映选择性,突变体Y127V和Y127I还原CPMK的比活力达到95.0U/mg和84.0U/mg,分别是野生型的6.5倍和5.8倍,突变体Y127L催化CPMK生成(R)-(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲醇[(R)-CPMA]的e.e.值由82%提高到99.2%。同时,127位点的突变提高了对醇类底物的氧化活性,突变体Y127I对异丙醇的比活力是野生型的1.46倍,而Y127C更青睐于对1,4-丁二醇的催化氧化,其比活力是野生型的3.00倍。分子间作用力分析表明,Y127L与底物CPMK间增加的氢键和π-π作用力稳定了底物构象,进一步提高了还原CPMK的对映选择性。本文为醇脱氢酶KpADH的分子改造和机制解析提供了指导,提高了该酶的工业应用潜力。 展开更多

关键词 醇脱氢酶 定点饱和突变 比活力 对映选择性 生物催化

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L-鼠李树胶糖-1-磷酸醛缩酶立体选择性的半理性改造合成D-阿洛酮糖 被引量：2

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作者 汪马燕 李子杰 高晓冬 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1-7,共7页

稀有糖D-阿洛酮糖在食品、医药、保健等领域显示了巨大的应用潜能,然而以较高的收率大量生产D-阿洛酮糖依然面临着挑战。前期研究表明,属于磷酸二羟基丙酮(dihydroxyacetone phosphate,DHAP)依赖型醛缩酶家族的L-鼠李树胶糖-1-磷酸醛缩... 稀有糖D-阿洛酮糖在食品、医药、保健等领域显示了巨大的应用潜能,然而以较高的收率大量生产D-阿洛酮糖依然面临着挑战。前期研究表明,属于磷酸二羟基丙酮(dihydroxyacetone phosphate,DHAP)依赖型醛缩酶家族的L-鼠李树胶糖-1-磷酸醛缩酶(Rha D)在以D-甘油醛为醛受体时,失去了对该醛受体的立体选择性,生成D-阿洛酮糖和D-山梨糖两种稀有糖,两者比例接近1∶1。为了对Rha D醛缩酶的立体选择性进行优化使其专一性地生产D-阿洛酮糖,对Rha D醛缩酶的152位酪氨酸进行了19种其他氨基酸的定点饱和突变,发现Rha DY152A突变体倾向于生成D-阿洛酮糖,D-阿洛酮糖和D-山梨糖的比例从最初的1∶1显著提高到8∶1,为下一步对Rha D醛缩酶分子改造进而定向合成单一产物D-阿洛酮糖提供理论依据。 展开更多

关键词 稀有糖 D-阿洛酮糖 醛缩酶 定点饱和突变

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Arg54保守位点对嗜热玫瑰红球菌肌氨酸氧化酶的底物适应性和催化效率的影响

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作者 唐萌蔚 黄爱敏 +2 位作者 顾正华 辛瑜 张梁 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1-9,共9页

嗜热玫瑰红球菌肌氨酸氧化酶(thermophilus sarcosine oxidase,TrSOX)是一种N-甲基脱除酶,对底物具有特异的手性选择性并且对高温和有机溶剂具有良好的耐受性。在同源家族中,Arg54是催化中心严格保守的5个残基之一,为了研究该位点对酶... 嗜热玫瑰红球菌肌氨酸氧化酶(thermophilus sarcosine oxidase,TrSOX)是一种N-甲基脱除酶,对底物具有特异的手性选择性并且对高温和有机溶剂具有良好的耐受性。在同源家族中,Arg54是催化中心严格保守的5个残基之一,为了研究该位点对酶学性质的影响并筛选出具有良好催化效率的突变体,在预先构建的木糖诱导质粒pMA5-Pxyl-trsox中进行Arg54位点的定点饱和突变,并将得到的质粒转化到枯草芽孢杆菌WB600中进行表达。在19个突变体中,共有15个突变体可以表达并进行制备,其中几乎所有突变体的粗酶液蛋白含量相较野生型TrSOX都有所降低,只有R54D提高约2.5倍。所有突变体都保持了优异的热稳定性,除R54Q、R54N、R54K、R54D和R54V外,其他大多数突变体的二级结构组成均受到一定影响。突变体对底物的手性特异性与野生型TrSOX相同,能特异性识别N-甲基-L-氨基酸类底物,并能将甲基脱除。R54D和R54K对N-甲基-L-氨基酸类底物的催化效率显著提高,而其他突变体的催化效率降低甚至完全失活。此外,包括R54P、R54K和R54I在内的一些突变体能够识别新的非氨基酸相关底物,如1,2,3,4-四氢异喹啉、1-甲基-1,2,3,4-四氢异喹啉、己内酰胺、2-甲基哌啶、哌啶和(3S)-(+)-3-(甲氨基)吡咯烷等,拓展了TrSOX的底物适应性。 展开更多

关键词 嗜热玫瑰红球菌肌氨酸氧化酶 定点饱和突变 N-甲基脱除 酶学性质 保守位点

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