换一批C端替换提高酚酸脱羧酶BJ6PAD的底物催化活性及其分子动力学模拟
C-Terminal Substitution for Enhanced Catalytic Activity of Phenolic Acid Decarboxylase from Bacillus subtilis J6 and Its Molecular Dynamics Simulation
摘要酚酸脱羧酶是一种生物催化剂,利用该酶的脱羧反应制备4-乙烯基衍生物具有诸多优势和良好的发展前景.采用酶蛋自序列C端替换方式改造枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)J6酚酸脱羧酶,以期获得催化能力更强的突变体,并利用同源建模、分子对接和分子动力学模拟分析酶与底物间的相互作用.结果表明,C端替换会影响酶的底物亲和力和催化效率,所构建的突变体BJ6PAD-C1和BJ6PAD-C2对大部分底物酚酸的催化活性有明显提高,尤其是咖啡酸,较原酶分别提高20.34％和29.97％;且2个突变酶对阿魏酸、咖啡酸和芥子酸的亲和力增强,其中,BJ6PAD-C1对这3种酚酸的催化效率分别增加4％、24％、145％,BJ6PAD-C2的催化效率分别增加7％、37％、114％.最后通过分子对接对底物结合关键位点进行预测,发现C端替换会影响底物结合腔中关键氨基酸残基间的相互作用,并利用分子动力学模拟计算,从蛋白质结构和能量差异方面确定了影响酶催化性能的原因,即突变可能会扩宽蛋白质的入口通道,使配体能够更易进入底物结合口袋并发生反应;同时,酶结构的改变可能会造成底物"脱靶",从而降低其催化活性.本研究不仅在一定程度上丰富了酚酸脱羧酶资源,也为酚酸脱羧酶结构与功能的研究提供了新思路.
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关键词
酚酸脱羧酶C端替换酶学性质分子对接分子动力学模拟phenolic acid decarboxylaseC-terminal substitutionenzymatic propertiesmolecular dockingmolecular dynamics simulation
分类号
TS201.3
栏目名称
DOI
10.7506/spkx1002-6630-20240828-215
发布时间
2025-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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