メタノールに対する ω-アミントランザミナーゼの耐性を高めるためのコンピュータ支援設計

科学分野:

• 生物触媒
• 酵素工学
• 産業用バイオテクノロジー

背景:

• 有機溶剤における酵素の安定性は,産業用バイオテクノロジーの主要な障害である.
• 有機溶媒は酵素触媒に有益ですが,酵素を無効にすることができます.
• メタノール耐性 ω-アミントランスアミナーゼは (R) -キラルアミンの生成に必要である.

研究 の 目的:

• アスペルギルス・テレウス ω- アミントランスアミナーゼ (AtATA) の活性とメタノール耐性を高め, (R) - キラルアミン合成を行う.
• 計算方法と誘導進化を用いて,改良された酵素特性を与える重要な変異を特定する.
• 拡張反応で エンジニアリングされた酵素の性能を検証する

主な方法:

• 潜在的変異部位を特定するために,コンピュータによる誘導進化を用いた.
• 組み合わせの変種M4 (AtATA-T23I/E117V/T200G/Q294K) が生成され,特徴づけられました.
• 強化されたメタノール耐性のメカニズムを理解するために分子動力学シミュレーションが行われました.
• 酵素活性,30%メタノールの半減期,大規模な変換が評価されました.

主要な成果:

• 野生型アタタと比較して,エンジニアリングされたM4変種は,30%メタノールで19倍以上の触媒活性と3. 5倍以上の半減期を示した.
• 分子ダイナミクスシミュレーションでは,基板結合ポケットのメタノール占有量が減少し,耐性改善の重要な要因として水嫌性が増加した.
• 50mLスケールの実験では,基板変換は29.1%から76.7%に増加し, (R) - +) - - 1ナフチル) - エチラミンには99%以上のエナティオメール過剰が認められた.

結論:

• 設計されたAtATAの変種M4は,メタノールの活性と耐性を有意に改善しています.
• 計算および実験的アプローチにより,有機溶剤における酵素の性能を向上させる変異が成功しました.
• このエンジニアリングされた酵素は, (R) - キラルアミンの効率的かつスケーラブルな生産に大きな希望を持っています.