使用远距离位置预测和智能图书馆设计,将烟草蚀刻病毒蛋白酶设计为无痕裂变平台
Martijn P Bemelmans1, Bach-Ngan Wetzel2, Florian G Neusius2
1SynBiofoundry@TUM, Technical University of Munich, Schulgasse 16, 94315 Straubing, Germany.
ACS synthetic biology
|August 23, 2025
概括
研究人员设计了一种新的烟草蚀刻病毒蛋白酶 (TEVp) 变体,TEVp-C1,以实现无痕蛋白标签的去除. 这种改善的蛋白酶扩大了基质的特异性,允许在更多的氨基酸之后进行切割以获取本地.
科学领域:
- 生物化学
- 分子生物学
- 酶工程
背景情况:
- 蛋白标签在生物化学工程中是必不可少的,但需要去除以避免对目标分子产生负面影响.
- 烟草蚀刻病毒蛋白酶 (TEVp) 通常用于标签去除,但其严格的P1'选择性限制了其对非正规目标的应用.
- 目前的TEVp裂变留下一个N端残留物,阻止本地的恢复.
研究的目的:
- 设计一种具有增强和更广泛基质特异性的新型TEVp,用于无痕分离蛋白标签.
- 克服原生TEVp在裂解非正规基质和获取原生N-终端的的局限性.
主要方法:
- 用图形网络分析来确定影响TEVp活动的远端氨基酸位置.
- 用智能图书馆设计方法设计TEVp变体.
- 创建了TEVp-C1变体,并对Switchtag-Teriparatide和原基质进行了测试.
- 进行了机制研究以了解引入突变的功能影响.
主要成果:
- 在P1'位置的20种天然氨基酸中,工程TEVp-C1变体显著改善了裂变.
- TEVp-C1在P1'位置对五种不利的残留物表现出增强的活性.
- 机理分析表明,TEVp-C1中的突变促进了催化过程中的质子转移步骤.
- 这种工程蛋白酶能够无痕分裂,产生具有原生N-终端的.
结论:
- 在蛋白质工程应用中,TEVp-C1是一个有前途的蛋白酶平台.
- 这项研究验证了计算工具的使用,用于预测基相互作用,以设计酶基质特异性.
- 这项研究为通过远端位点的向突变来定制酶活性开辟了新的途径.


