基于硅基改造提高D-泛解酸内酯水解酶活性的分子机制研究

摘要: D-泛解酸内酯水解酶是生物合成D-泛酸的关键酶, 在医药和食品工业中具有重要的应用价值。本研究采用基于硅的蛋白质工程方法, 对D-泛解酸内酯水解酶进行理性设计和改造, 成功获得了活性显著提高的突变体。通过分子动力学模拟和酶活性动力学分析, 深入解析了突变体活性增强的分子机制。

关键词: D-泛解酸内酯水解酶, 硅基改造, 活性增强, 分子机制, 蛋白质工程

引言:

D-泛解酸内酯水解酶 (D-pantolactone hydrolase, EC 3.1.1.25) 催化D-泛解酸内酯水解生成D-泛酸, 是维生素B5生物合成途径中的关键酶。D-泛酸是辅酶A的前体, 在生物体内参与众多代谢过程, 具有重要的生理功能。

为了满足日益增长的市场需求, 人们一直致力于提高D-泛解酸内酯水解酶的催化活性。近年来, 基于计算机模拟的蛋白质工程方法, 特别是硅基改造技术, 为酶的定向进化提供了强大的工具。

材料与方法:

采用 Rosetta 软件对D-泛解酸内酯水解酶进行结构模拟和突变设计;* 利用定点突变技术构建突变体;* 表达、纯化野生型和突变体酶;* 测定酶的动力学参数;* 通过分子动力学模拟分析突变对酶结构和活性的影响。

结果与讨论:

通过硅基改造, 成功获得了活性显著提高的D-泛解酸内酯水解酶突变体;* 分子动力学模拟表明, 突变体的活性中心结构更加稳定, 与底物的结合更加紧密;* 酶活性动力学分析结果与分子模拟结果一致, 证实了突变对酶活性的促进作用。

结论:

本研究利用硅基改造技术成功提高了D-泛解酸内酯水解酶的催化活性, 并从分子水平上阐明了活性增强的内在机制。这为D-泛解酸内酯水解酶的工业化应用提供了理论依据和技术支持。