来自Corynebacterium glutamicum的糖甲基-3-酸盐脱酶的结构指导蛋白质工程,用于双NAD/NADP辅因子特异性
Hyeoncheol Francis Son1, Hyeonjeong Yu2, Jiyeon Hong2,3
1Clean Energy Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 02792, Republic of Korea.
Journal of agricultural and food chemistry
|November 7, 2023
概括
研究人员在Corynebacterium glutamicum中设计了一种关键酶 - - 甘-3-酸盐脱酶 (GAPDH),以增强生物基化学制造的NADPH生产. 最终的变体显示了显著增加的酶活性和改善的基质利用.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 酶工程是什么? 酶工程是什么?
- 代谢工程是代谢工程.
背景情况:
- 谷氨酸菌 (Corynebacterium glutamicum) 是一种重要的工业微生物,用于生产像l-谷氨酸酸这样的化学物质.
- 有效的生物化学生产需要足够的NADPH辅因子供应.
- 甘甲基-3-酸盐脱酶 (GAPDH) 是一种可用于处理辅助因子失衡的糖解酶.
研究的目的:
- 从C. glutamicum (CgGAPDH) 中确定GAPDH的晶体结构.
- 为了设计能够产生NADH和NADPH的CgGAPDH变体.
- 阐明在工程变体中影响辅因子稳定性的结构差异.
主要方法:
- 使用X射线结晶学来确定野生类型的CGGAPDH结构.
- 使用局部定向突变发生来产生6种CgGAPDH变体.
- 在各种辅助因子条件下 (NAD,NADP) 进行了酶活性测定,使用了甘甲基-3-酸盐 (G3P) 基质.
主要成果:
- 确定了野生型CgGAPDH的晶体结构.
- 一种CgGAPDH变体 (L36S/T37K/F100V/P192S) 显示NADP依赖活性增加了212倍.
- 这种变异在NAD和NADP条件下也显示了G3P基质的增强活性,以及对辅因子结合的结构洞察.
结论:
- 设计的CgGAPDH变体可以有效地产生NADPH,这对于生物基化学合成至关重要.
- 结构性修改显著提高了酶活性和辅助因子的偏好.
- 这项工作为优化C. glutamicum通过酶工程为工业生物生产提供了基础.
