发现和设计一种新型细菌L-酸盐α-脱碳酶,以实现高效的生物转化
Wenjing Cui1, Hao Liu1, Yan Ye1
1School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China.
Foods (Basel, Switzerland)
|December 23, 2023
概括
研究人员从Corynebacterium jeikeium中发现了一种新型L-酸盐α-脱碳酶 (ADC),并对其进行了改造,以提高活性. 改进的酶有效地将L-阿斯巴酸转化为β-氨酸,在全细胞生物转化中获得高产量.
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:
- 酸α-脱碳酶 (ADC) 对于β-氨酸生物合成至关重要,但通常具有较低的特定活性,限制了其工业应用.
- 现有的ADCs,比如来自Bacillus subtilis的ADCs,对于大规模生物生产来说表现不佳.
研究的目的:
- 识别和设计一种具有更好的催化效率和稳定性的新型ADC,用于增强β-氨酸的生产.
- 建立一个框架,使用蛋白质数据库和结构引导进化来发现和优化酶.
主要方法:
- 选了412个蛋白质序列,发现了来自Corynebacterium jeikeium (CjADC) 的新型ADC.
- 采用结构引导进化工程师CjADC,产生一个C26V/I88M/Y90F/R3V突变.
- 使用全细胞生物转化试验来评估工程酶的性能.
主要成果:
- 新型CjADC与Bacillus subtilis ADC.相比,表现出更高的特异活性 (10.7 U/mg) 和更低的Km (3.6 mM).
- 工程突变C26V/I88M/Y90F/R3V实现了创纪录的28.8U/mg的特定活性,这是未知ADCs报告的最高值.
- 突变增强了酶的稳定性,增加了键和活性位点的疏水性,改善了L-酸盐的结合.
- 在12小时内,与突变体进行的全细胞生物转化产生了从1摩尔L-酸盐中获得88.6g/L的β-氨酸.
结论:
- 来自Corynebacterium jeikeium的高效ADC被确定并设计,显著改善β-氨酸生物合成.
- 工程酶的增强活性和稳定性为工业β-氨酸和D-托氨酸生产提供了一个有前途的解决方案.
- 这项研究表明,通过数据库选和结构引导进化,酶发现和优化的有效策略.
