基于结构的口袋修改,以调节来自Chrysochromulina tobinii的新型脂肪酸光脱酶的基质选择性

科学领域:

• 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
• 合成生物学用于化学生产.
• 可再生能源和可持续的化学.

背景情况:

• 脂肪酸光脱碳酶 (FAPs) 是一种能将脂肪酸转化为基的酶.
• 自然存在的FAP很少催化芳香脂肪酸,限制了它们的应用.
• 工程FAP对于扩大其基板范围和工业实用性至关重要.

研究的目的:

• 从 *Chrysochromulina tobinii* (*Ct*FAP) 来设计一种新型FAP的基质选择性.
• 为了使芳香脂肪酸的优先催化使用修改的FAPs.
• 为生物燃料和化学合成提供结构导向的策略,以量身定制FAP属性.

主要方法:

• *Ct*FAP催化口袋的位点定向突变发生.
• 用各种脂肪酸基质进行酶活性测定.
• 模拟分子动力学以分析酶基质相互作用.
• 对其他FAP酶的突变进行交叉验证.

主要成果:

• 工程 *Ct*FAP-S 显示了5-乙烯酸对线性脂肪酸的优先催化.
• 突变酶确定L431和F437为基质选择性的关键残留物.
• 一个双重突变 (L431F/F437W) 转移了对长链基质的偏好 (C18:0的转换率为77.4%).
• 分子动力学证实腔体几何学决定了基质偏好.

结论:

• 催化口袋工程是一种有效的策略,可以调节FAP基质选择性.
• 鉴定的突变为设计具有量身定制属性的FAP提供了基础.
• 这项工作开辟了使用工程FAP生产生物燃料和精细化学品的新途径.