タンパク質MPNN誘導エンジニアリングを用いた高機能性熱安定性D-アミノ酸オキシダーゼによる効率的なL-ホスフィノトリシン生合成の開発

科学分野:

• 生体触媒
• タンパク質工学
• 酵素進化

背景:

• D-アミノ酸オキシダーゼ（DAAO）は、その立体特異性からキラルアミノ酸合成の鍵酵素です。
• DAAOの熱安定性の限界は、その工業的応用とタンパク質工学の取り組みを妨げています。

研究 の 目的:

• 触媒効率と熱安定性が向上したDAAO変異体を改良すること。
• 非天然アミノ酸合成のためのDAAOの基質範囲を拡大すること。

主な方法:

• タンパク質MPNN誘導多重コドン飽和変異誘発を用いてDAAOを改良しました。
• 改良された変異体の触媒効率、熱安定性、および基質範囲を特徴付けました。
• 改良された性能の構造的基盤を理解するために分子動力学（MD）シミュレーションを使用しました。

主要な成果:

• 改良されたDAAO変異体（M5）は、D-グルホシネート（D-PPT）に対する触媒効率が29倍向上しました。
• この変異体は熱安定性が208倍向上し、50°Cでの半減期は519分でした。
• 改良されたDAAOは、100mLスケールで7時間で500mMのD-PPTを高立体特異性で変換することに成功しました。

結論:

• 改良されたDAAO変異体は、触媒効率と熱安定性が大幅に向上しており、工業的応用に適しています。
• 本研究は、生体触媒の性能を向上させるための酵素工学戦略に関する洞察を提供します。
• このアプローチは、価値ある製品生合成のための酵素の指向性進化のための費用効果の高い方法を提供します。