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在转糖化途径上捕获的价中间体. 来自实验和量子力学/分子力学模拟的见解

Lluís Raich ¹, Vladimir Borodkin , Wenxia Fang

⁰Departament de Química Inorgànica i Orgànica and Institut de Química Teòrica i Computacional (IQTCUB), Universitat de Barcelona , Martí i Franquès 1, 08028 Barcelona, Spain.

Journal of the American Chemical Society +

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2016年二月10日

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概括

研究人员将碳水化合物化酶 (糖化酶) 转化为合成酶 (转糖酶),从而产生复杂的碳水化合物. 结构和模拟研究揭示了有效转糖化活性所必需的关键分子相互作用.

科学领域

生物化学
结构生物学
计算化学

背景情况

糖化酶 (GHs) 可以转化为转糖酶 (TGs) 用于碳水化合物合成.
了解转糖化机制对于设计高效的TG至关重要.
复杂的碳水化合物合成对生物技术至关重要.

研究的目的

通过研究天然的葡萄糖酶中间体 (GEI) 来阐明转糖酶化的分子基础.
研究特定分子相互作用在催化转糖化中的作用.
为转糖酶的合理设计提供见解.

主要方法

用X射线结晶学来确定来自Saccharomyces cerevisiae Gas2的GEI的结构.
量子力学/分子力学 (QM/MM) 的元动力学模拟.
催化自由能障碍和基质结构变化的分析.

主要成果

自然GEI与接受基质复合的第一个晶体结构.
证明该酶以12 kcal/mol的自由能量屏障调整为转糖.
确定2-OH·核相互作用对催化至关重要,对能量屏障和基质通路产生重大影响.

结论

在有效的转糖化过程中,2-OH·核的相互作用至关重要.
基质的2位变化可能会影响GH的转糖化活性.
这项研究为将GH转化为TG用于生物技术应用提供了分子基础.

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