换一批高效底物通道效应的设计及其在生物电合成中的应用
Design of high-efficiency substrate channel effects and their applications in bioelectrosynthesis
摘要目的 以铁氧还蛋白-NADP+还原酶(FNR)和谷氨酸脱氢酶(GluDH)为模型,构建电活性融合蛋白,揭示连接肽长度对底物通道效率的影响,探索底物通道效应在提升生物催化效率中的应用潜力.方法 通过柔性连接子(Linker)构建三种不同长度的FNR-Linker-GluDH 电活性融合蛋白,运用蛋白质膜电化学技术分析其催化特性及底物通道效应,同时采用电化学滴定与高效液相色谱验证催化效率,并评估融合蛋白在 L-谷氨酸生物合成中的应用性能.结果 连接子长度为 15 个氨基酸的融合蛋白(Fusion-2)催化性能最优,其米氏常数(Km)较游离酶体系降低 60%,比活性(kcat/Km)提升近 3 倍,且在 α-酮戊二酸转化为L-谷氨酸的过程中产率达 83%.电化学分析证实 Fusion-2具有显著的底物通道效应,催化效率优于其他融合蛋白及游离酶体系.结论 该研究不仅阐明了连接子长度对底物通道效率的影响机制,还开发了研究酶动态过程的新方法,为设计高效的多酶催化系统提供了理论指导和技术支持,推动了合成生物学和生物催化领域的创新发展.
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关键词
底物通道效应蛋白质膜电化学辅酶循环生物催化电活性融合蛋白substrate channel effectprotein membrane electrochemistrycoenzyme cyclebiocatalysiselectroactive fusion protein
分类号
Q814.2（酶工程）
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1673-713X.2025.05.006
发布时间
2025-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
中国博士后科学基金（2023M731809）
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