一个祖先的西洛斯异构酶的计算重新设计:调整基质偏好和热稳定性用于生物质价值化
Shiqiang Yue1, Guangyao Tang1, Zepin Guo1
1Key Laboratory of Industrial Fermentation Microbiology of the Ministry of Education; Tianjin Key Laboratory of Industrial Microbiology College of Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology; National Engineering Laboratory for Industrial Enzymes, Tianjin 300457, P. R. China.
Journal of agricultural and food chemistry
|March 12, 2026
概括
工程化西洛斯异构酶 (ASR285-M2) 能够有效地转化d-葡萄糖和d-西洛斯,从而提高生物质的价值. 这种改进的生物催化剂为林氏纤维素转化中的实际应用提供了更高的活性和稳定性.
科学领域:
- 生物催化剂是一种生物催化剂.
- 酶工程是什么? 酶工程是什么?
- 生物质的价值化 生物质的价值化
背景情况:
- 克西洛异相酶对于基纤维素的价值化至关重要,但表现出基质特异性的限制.
- 自然酶往往更喜欢d-糖或d-葡萄糖,阻碍了高效的双糖转化.
研究的目的:
- 为了设计一个具有对d-葡萄糖和d-西洛斯增强活性的西洛斯异构酶.
- 为了提高酶的稳定性,用于生物质转化中的实际应用.
主要方法:
- 集成的祖先序列重建和深度学习来识别双基质酶 (ASR285).
- 采用蛋白质工程,包括螺旋切割和位点定向突变发生 (W140F,S147A,W189Y),以创建ASR285-M2突变.
- 利用计算分析指导酶设计和预测功能改进.
主要成果:
- 改造的ASR285-M2突变体显示,对d-葡萄糖的催化活性增加了7.85倍,并保留了d-西洛斯异构化能力.
- ASR285-M2的半衰期比ASR285-M2的半衰期长两倍,这表明其热稳定性得到了提高.
- 在基纤维素水解剂中获得了9倍高的d-果糖产量,使得d-果糖和d-纤维素素同时产生.
结论:
- 一个半理性工程策略成功地优化了基质偏好和稳定性上的西洛斯异构酶.
- 突变的ASR285-M2代表了一种实用的生物催化剂,可以有效地利用纤维素蛋白.
- 这种方法为开发用于生物提炼应用的先进酶提供了可行的途径.
