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免费网站看电影大片:谭仁祥教授团队在Angew. Chem. Int. Ed.发表定向进化改变邻氧螯合酶催化的反应轨迹研究成果

发布者:卞雅琼发布时间:2022-05-31浏览次数:10





      近日,南京免费网站看电影大片大学谭仁祥教授团队在国际知名学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.(IF: 15.336)在线发表题为 “Alteration of the Catalytic Reaction Trajectory of a Vicinal Oxygen Chelate Enzyme by Directed Evolution” 定向进化改变邻氧螯合酶催化反应轨迹研究成果。

 邻氧螯合(VOC)家族酶可催化多种反应。其中,双加氧酶如外二醇双加氧酶(EDOs)、内二醇双加氧酶(IDOs)可以催化芳香族化合物的环裂解,在好氧生物降解中发挥关键作用,对于维持全球碳循环以及环境保护具有重要意义。但目前为止,仍缺乏一个合适的平台来调控此类双加氧酶的反应类型,尤其对于邻苯醌代谢通路的反应轨迹,研究甚少。

 谭仁祥课题组前期在研究抗肿瘤化合物chartreusin生物合成过程中发现,双加氧酶ChaP可催化含邻苯醌基团的底物chartrequinone氧化重排形成chartreusin。系统发育树分析显示,ChaP属于VOC家族的新分支,在催化机制上与EDOs及IDOs相差较大,但其作用底物与儿茶酚有一定相似性。有研究报道,通过蛋白氨基酸突变,可实现EDOs和IDOs的互相转变。受此启发,定向进化被应用于ChaP 的人工改造。

 首先,本文基于组合活性中心饱和测试(CAST)和迭代饱和诱变(ISM)原则,通过大规模建库及随后的体外酶促反应验证,成功筛选到可将chartrequinone转化为chatric acid A 的最优突变株ChaPD49L/Y92A、 ChaPD49L/Y92G、 ChaPD49L/Y92T 和 ChaPD49L/Y92S,其转化率高达95%,这彻底改变了ChaP原有的催化模式。在此基础上,通过去卷积实验,作者确定49位天冬氨酸突变成亮氨酸是ChaP催化反应类型转变的开关,其余突变位点与之的作用效应是协同而并非累加。为了更详细地洞察机理,作者对筛选到的突变株进行了蛋白晶体培养。由此获得了关键突变体 ChaPD49L、双突变ChaPD49L/Q91C及ChaPD49L/Y109F的蛋白晶体结构。接下来,作者通过计算模拟进一步探讨反应机制,一定程度上解释了底物chartrequinone在ChaP和ChaPD49L催化下形成不同产物分布。除此之外,结合氧同位素标记、自由基验证、低温捕获中间体、chartrequinon类似物17-hydroxy-Chq酶促反应等实验,作者对ChaP突变株催化chartrequinone生成chatric acid A的反应机制进行了推测。

 综上,作者开发了一个平台,可以控制邻氧螯合家族酶的催化反应轨迹。 这项研究加深了大众邻氧螯合家族酶的理解,并扩大了它们的绿色催化库,从而为重新利用这些具有应用潜力的加氧酶提供了范例。

 

VOC家族系统发育树及ChaP定向进化策略

 

       文章第一作者为南京免费网站看电影大片大学中药品质与效能国家重点实验室(培育)副教授王以爽、博士研究生郑婉、硕士研究生金允侠及南京医科大学副教授蒋南,通讯作者为谭仁祥教授和朱家鹏教授,南京免费网站看电影大片大学为第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金项目81991524、82003608和江苏省自然科学基金项目BK20211254资助。





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