来自Bacillus licheniformis的α-amylase的计算设计,以增加其在高温下的活动和稳定性
Shuai Fan1, Xudong Lü1, Xiyu Wei1
1Institute of Medicinal Biotechnology, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing 100050, China.
Computational and structural biotechnology journal
|February 26, 2024
概括
研究人员通过计算设计了Bacillus licheniformis alpha-amylase (BLA) 的突变库,以提高其热稳定性和用于工业应用的催化效率.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 酶工程是什么? 酶工程是什么?
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 来自Bacillus licheniformis (BLA) 的热稳定性α-氨酶在粉水解中具有优势,但对于更广泛的工业用途需要提高稳定性和耐热性.
- 目前BLA应用的局限性来自酶的可访问性和高温稳定性,阻碍了高转化率.
研究的目的:
- 开发一种计算策略,用于创建小的,有针对性的突变库,以识别具有增强热稳定性和催化活性的BLA变体.
- 通过计算预测和实验验证突变部位,以提高BLA在高温条件下的性能.
主要方法:
- 采用分子动力学 (MD) 模拟来识别BLA结构中的灵活区域.
- 利用FoldX,一种蛋白质设计预测器,通过硬化柔性残留物和减少折叠的自由能量来设计突变物.
- 根据MD和FoldX预测,选择了基因突变的催化三合体附近的特定残留物 (K251,T277,N278,K319,E336).
- 产生和特征十七个BLA突变,以评估酶特征和动力参数.
主要成果:
- 确定了在BLA.中增强催化效率和热稳定的特定突变.
- 与野生型 (WT) BLA.相比,E271L/N278K突变体的催化效率增加了1.88倍.
- 在95°C时,E336S突变体的半衰期提高了1.43倍,这表明热稳定性得到了增强.
结论:
- 该研究成功地将计算模拟 (MD,FoldX) 与实验验证相结合,以确定改善BLA活动和稳定的关键位置.
- 这种计算方法为指导蛋白质设计提供了一种可行的策略,以提高工业应用中的酶性能.
- 开发的方法可以应用于设计其他酶,以在具有挑战性的条件下提高稳定性和效率.
