鉴定和增强来自Mycobacterium结核病菌的氨酸醇酶的活性
1School of Biology and Biological Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong Province, 510006, PR China.
International journal of biological macromolecules
|December 31, 2025
概括
研究人员设计了一种来自Mycobacterium tuberculosis的新型酶,氨酸醇酶 (TPL),以增强L-DOPA的产生,用于治疗帕金森病. 蛋白质工程显著提高了酶活性和L-DOPA产量.
科学领域:
- 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
- 生物技术和代谢工程 生物技术和代谢工程
- 神经科学和药理学 神经科学和药理学
背景情况:
- 帕金森病的治疗依赖于L-DOPA (3,4-二基-L-氨酸),推动了全球需求的增加.
- 氨酸醇酶 (TPL) 为L-DOPA生物合成提供了一个环保的生物催化途径.
- 新型酶的发现和工程对于满足制药需求至关重要.
研究的目的:
- 鉴定,表达和表征一种来自Mycobacterium tuberculosis (Mt-TPL) 的新型氨酸醇酶 (TPL).
- 通过蛋白质工程来提高Mt-TPL的催化性能.
- 评估工程Mt-TPL对工业规模L-DOPA生产的有效性.
主要方法:
- 在大肠杆菌中鉴定和异种表达一种来自Mycobacterium tuberculosis的新型TPL.
- 野生型Mt-TPL的生物化学表征,确定最佳温度,pH和半衰期.
- 使用基于共识序列的策略进行蛋白质工程,然后进行分子对接和分子动力学模拟.
- 使用工程 Mt-TPL 在料批发发酵过程中进行全细胞生物催化.
主要成果:
- 野生型Mt-TPL在40°C和pH值9.0时表现出最佳活性,在30°C时半衰期为6.52小时.
- 与野生型相比,I384V突变体的酶活性增加了40.31%.
- 分子模拟表明,I384V突变增强了基质定向和质子转移效率.
- 工程全细胞催化剂的L-DOPA产量达到95.46g/L,比野生类型提高38.6%.
结论:
- 新型 Mycobacterium tuberculosis TPL 是一个有前途的生物催化剂,用于生产L-DOPA.
- 蛋白质工程,特别是I384V突变,显著增强Mt-TPL活性和L-DOPA产量.
- 这种工程酶具有有效和可持续的工业L-DOPA生物合成的潜力.
