皮克罗米硫酶单个活性位点突变产生更有效的宏循环催化剂
Aaron A Koch, Douglas A Hansen, Vikram V Shende
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Los Angeles , 607 Charles E. Young Drive East, Los Angeles, California 90095, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 25, 2017
概括
研究人员设计了宏生物合成中的关键酶 (thioesterase),以克服催化瓶. 这种修改使得新型的表皮化素天然产品类型的生产成为可能.
科学领域:
- 生物化学
- 合成生物学
- 酶工程
背景情况:
- 对于生物合成和合成来说,自然产品类型的宏观吸收具有挑战性.
- 在皮克罗米辛 (Pik) 系统中发现了一种铁酶 (TE) 域,作为处理非自然基质的瓶,防止了表皮化巨乳素的形成.
研究的目的:
- 了解Pik TE领域的催化瓶.
- 设计一种立体选择性Pik TE变体,具有增强的基板灵活性和处理能力.
- 为了使二聚体巨乳素的产生.
主要方法:
- 分子动力学模拟以分析Pik TE活性位点内的基质适应和构造.
- 通过引入S148C突变来创建功能的增益变体 (TES148C) 的Pik TE的酶工程.
- 量子力学计算以比较野生型 (TEWT) 和工程 TES148C的反应机制.
- 将S148C突变引入多基合成酶模块 (PikAIII-TE).
主要成果:
- 分子动力学模拟显示,虽然表皮化六甲基被适应,但基质构成主要是无效的,导致水解.
- 改造的TES148C变体显示了非自然的,表化六甲基的反应动力和功能增益处理.
- 与TEWT相比,量子力学分析表明TES148C从逐步添加消除到较低能量的协同替代的机制转变.
- 突变的多基合成模块使得二聚体巨乳素的产生成为可能.
结论:
- 通过改变反应机制,工程 TES148C 变体克服了催化瓶,使得非自然基质的有效处理成为可能.
- 这项研究证明了在天然产品生物合成中设计酶特异性和灵活性的成功策略.
- 这项工作为生产具有潜在治疗应用的新型巨乳素类似物提供了基础.


