设计一种氧类固醇脱酶,同时增强活性和热稳定性,以有效地生物合成乌尔索二氧化醇酸
Yuan Li1,2, Shu-Fang Li1,2, Lin Zhang1,2
1Key Laboratory of Bioorganic Synthesis of Zhejiang Province, College of Biotechnology and Bioengineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, China.
工程化基类固醇脱酶显示出提高稳定性和活性,用于高效的类固醇合成. 一种新的半理性方法与NAD激酶辅因子再生相结合,显著提高了生物转化过程的成本效益.
科学领域:
- 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
- 类固醇生物合成和修饰
- 化学合成和生物技术
背景情况:
- 氧类固醇脱酶 (HSDHs) 是类固醇的区域和立体选择性氧化/降解的关键酶.
- 在合成光学纯化学品,药品和胆酸方面,HSDHs至关重要.
- 提高酶的稳定性和活性是有效的工业生物催化剂的关键.
研究的目的:
- 开发一种新的策略,同时增强7β-基类固醇脱酶 (7β-HSDH) 的稳定性和活性.
- 为了设计一个高效的生物催化剂,以节省成本的合成ursodeoxycholic酸.
- 实施一个具有有效辅酶再生的全细胞催化系统.
主要方法:
- 组合B因子分析和计算机辅助预测用于半理性酶工程.
- 位点定向的突变发生产生有利的7β-HSDH变体.
- 在全细胞系统中,将NAD激酶纳入尼古丁胺氨基二核酸 (NADP+) 再生.
主要成果:
- 确定了一种有前途的突变,S51Y/P202Y,其催化活性增加了2.3倍,半衰期在40°C时增加了3.3倍.
- 实现了4.7倍的催化效率 (kcat/Km) 的改进,用于工程 7β-HSDH.
- 在0.5小时内证明了7-基托利托霍利酸 (100毫米) 的完全转化,为ursodeoxycholic酸合成产生1,887.3g L-1 d-1的时空产量.
结论:
- 开发的半理性方法有效地提高了HSDHs的稳定性和活性.
- 工程设计的7β-HSDH突变体和NAD激酶系统为类固醇生物转化提供了具有成本效益的途径.
- 这一策略为开发稳定,高活性脱酶以实现高效生物合成提供了总体框架.
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