理性设计和定点突变对提高海藻糖合酶TreSI热稳定性的影响

张丽霞; 黄奕晴; 吴嘉蕾; 李元顺; 王飞

南京农业大学学报 ›› 2023, Vol. 46 ›› Issue (01) : 55 -62.

张丽霞, 黄奕晴, 吴嘉蕾, 李元顺, 王飞

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摘要

[目的]来源于黏细菌Myxococcus sp.V11的海藻糖合酶(trehalose synthase, EC 5.4.99.16)TreSI可通过转糖苷作用将麦芽糖转化成为海藻糖，在酶法生产海藻糖上有很高的应用前景，其热稳定性是制约该酶工业应用的关键。本文旨在通过定点突变对TreSI相关氨基酸残基进行改造，以期获得热稳定性强的突变子，提高其应用潜力。[方法]使用在线预测软件PoPMuSiC-2.1对TreSI每个氨基酸突变后的去折叠自由能变化(ΔΔG)进行初步预测，以SDM(site directed mutator)和mCSM(mutation cutoff scanning matrix)以及两者联合(Duet)进行预测。用重叠延伸PCR法构建11个海藻糖合酶突变体，经大肠杆菌表达和蛋白纯化后，对其酶学特性进行表征。[结果]成功筛选到2个热稳定性提高的突变子。突变子R149L、N193E的比酶活与野生型无显著差异，且最适pH值和最适反应温度也未发生改变；R149L、N193E在50℃处理1 h的残余酶活性为野生型的1.37和2.50倍；在60℃处理1 h的残余酶活性为野生型的2.41和4.32倍。[结论]本研究利用PoPMuSiC结合SDM、mCSM模拟的设计策略提高了TreSI的耐热性，为工业应用提供了新的酶资源，也为其他工业酶的定向改造提供了参考。