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改造海洋细菌酶助有机磷污染物降解

 2020/6/30 9:31:56 《最新论文》 作者:中国科学报 我有话说(0人评论) 字体大小:+

本报讯(记者朱汉斌 通讯员诸晗宁)中科院南海海洋研究所的科研人员在工程化改造酶蛋白的混杂催化功能方面取得新进展。相关研究近日发表于《生物技术与生物工程》。

该所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究发现,一种海洋细菌脯氨酸二肽酶具有混杂水解对氧磷农药的功能,该酶水解二肽的活性是水解对氧磷的近100倍。研究人员期望通过优化底物结合口袋提高该肽酶水解对氧磷的活性,并对组成该酶底物结合口袋的11个氨基酸残基进行了定点饱和突变和组合突变。

经过多轮筛选,研究人员从4000余个突变体中获得最优突变D45W/H226G。相较野生型,D45W/H226G水解对氧磷的活性提高了30倍,且其对其他有机磷类化合物的底物谱也获得显著拓宽。有趣的是,伴随着混杂活性的提高,天然肽酶活性显著下降,突变酶与野生酶的催化选择性发生106倍转换。

为探究两个氨基酸残基突变造成该酶底物选择性差异的原因,研究人员利用X射线衍射技术解析了野生酶与突变酶的蛋白晶体结构。通过比较蛋白结构,结合分子动力学模拟,研究人员计算揭示了底物结合口袋形态的变化影响两种底物与酶活性中心的结合模式,使对氧磷在突变酶中的结合构象更利于催化反应进行,而二肽底物在突变酶中的结合构象则刚好相反。

该研究改良利用酶的混杂催化功能,将细菌肽酶从体外定向进化为对氧磷水解酶,为有机磷污染物的微生物降解提供了高效酶元件,也有助于提升酶催化底物选择性分子层面的认识。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/bit.27455

来源: 中国科学报

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