来自Scutellaria baicalensis的一种罕见的黄类2'-O-糖转移酶的功能特征,结构基础和蛋白质工程
Zilong Wang1, Xueqing Du2, Guo Ye1
1State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs, School of Pharmaceutical Sciences, Peking University, Beijing 100191, China.
Acta pharmaceutica Sinica. B
|September 2, 2024
概括
研究人员确定了来自Scutellaria baicalensis的UGT71AP2,它是第一个来自Scutellaria baicalensis的黄类2'-O-糖转移酶. 这种酶可以产生具有潜在抗炎活性的罕见甘氨酸,并作为酶工程的模型.
科学领域:
- 植物生物化学和二次新陈代谢
- 酶学和蛋白质工程 酶学和蛋白质工程
- 自然产品的生物合成.
背景情况:
- 糖化是植物二次新陈代谢的关键后修饰,产生各种生物活性天然产品.
- UDP - 葡萄糖转移酶 (UGTs) 催化葡萄糖化,但对于黄酸2 -O - 葡萄糖化的特定酶仍然难以捉摸.
- 黄类2-O-糖化物很少见,这限制了它们的研究和应用.
研究的目的:
- 确定和描述第一个植物酶,专门催化黄2 -O-糖化.
- 阐明这种新型酶的催化机制和区域选择性.
- 为了改造酶以提高催化效率和区域选择性.
主要方法:
- 来自Scutellaria baicalensis*的UGT71AP2的鉴定和功能性特征.
- 酶动力学,结构分析 (X射线晶体学),计算建模 (pKa计算,分子对接,MD模拟,MM/GBSA,QM/MM) 和H/D交换质谱.
- 结构指导蛋白质工程,以增强酶活性和特异性.
主要成果:
- UGT71AP2被确定为第一个黄类2 -O-糖转移酶,接受至少九种黄类基质.
- 合成了6种新的黄类2 -O-糖化物,其中一些具有循环氧化酶2抑制活性.
- 结构和计算分析揭示了酶的区域选择性背后的机制.
- 工程UGT71AP2突变 (L138T/V179D/M180T) 显示显著增强的区域选择性 (96% 2 -O-糖化) 和催化效率 (12倍增加).
- UGT71AP2表现为双重功能,具有适度的UDP-依赖的脱糖化活性.
结论:
- UGT71AP2是第一个特征化的植物酶,用于类素2 -O-糖化,为合成罕见化合物提供生物催化剂.
- 基于结构见解的蛋白质工程策略可以有效地优化酶区域选择性和催化效率.
- 这项工作促进了对植物糖化酶的理解,并为天然产品合成和酶工程提供了宝贵的工具.
