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黄酮6位羟基化酶催化机制的理论研究与应用

Theoretical analysis and practical applications of the catalytic mechanism of flavonoid 6-hydroxylase

摘要灯盏乙素发酵生产过程中,黄酮6位羟基化酶催化效率不足,导致产生至少约18％的副产物.本研究以2种黄酮6位羟基化酶CYP82D4与CYP706X为研究目标,通过分子动力学模拟与量子化学计算,对两种黄酮6位羟基化酶的催化机制进行解析.结果表明,CYP82D4与CYP706X在反应决速步的能垒几乎相同,应当具有相似的反应速率,而CYP82D4相对较小的底物结合能可能有利于产物释放,是其具有更高催化效率的直接原因.最后,基于对底物进出过程的研究,CYP82D4的L540A突变将催化效率提高了 1.37倍,证明了理论计算指导黄酮6位羟基化酶改造优化的可行性.本研究揭示了黄酮6位羟化酶的催化机制,为对其进行改造优化以提高灯盏乙素的发酵生产效率提供了参考.

作者白杰 ^[1] 李从雨 ^[1] 张鹤渐 ^[1] 黄蓉 ^[1] 张磊 ^[2] 王千 ^[3] 刘晓楠 ^[3] 骆健美 ^[4] 江会锋 ^[3] 学术成果认领

作者单位 天津科技大学生物工程学院,天津 300457;中国科学院天津工业生物技术研究所,天津 300308 ^[1] 武汉轻工大学生命科学与技术学院,湖北武汉 430023;中国科学院天津工业生物技术研究所,天津 300308 ^[2] 中国科学院天津工业生物技术研究所,天津 300308 ^[3] 天津科技大学生物工程学院,天津 300457 ^[4]

关键词灯盏乙素黄酮6位羟基化酶细胞色素P450 催化机制底物结合能 scutellarin flavonoid 6-hydroxylase cytochrome P450 catalytic mechanism substrate binding energy

栏目名称

合成生物技术

DOI 10.13345/j.cjb.230224

发布时间 2024-03-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）