影响多步脱氢酶CrtI功能的关键结构特征探索

• 作者: 刘宏 姚明东 王颖 肖文海 陈琛 陈艳
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 酶 合成生物学 生物催化 八氢番茄红素脱氢酶 多步脱氢反应 酶的活性中心结构
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 生物化学工程与技术
• 页码范围: 189-198
• 页数: 10页
• 分类号: Q554+.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/j.issn.0438?1157.20180813

摘要

在生物体内存在可催化多步连续反应的通用酶,对生物代谢过程具有重要作用.八氢番茄红素脱氢酶(CrtI)作为典型代表,可以催化多步连续脱氢反应,生成番茄红素等具有重要价值的产物.本文以酿酒酵母为底盘研究CrtI的催化功能特征.首先通过组合设计与筛选番茄红素合成路径中的三种外源酶CrtE、CrtB和CrtI,发现CrtI是主要的限制因素,且三孢布拉氏霉菌来源的CrtI (BtCrtI)表现出优异的催化功能.通过生物信息学与蛋白结构分析发现BtCrtI的S311残基是连接和稳定活性中心结构的关键.随后通过分析该位点的饱和突变结果,揭示了该位点的氨基酸残基类型对活性中心结构和功能的显著作用,为酶的设计和改造提供了新的思路.同时发现CrtI的活性差异未对合成路径中的类胡萝卜素的代谢流造成扰动,表明CrtI是番茄红素的产量和纯度的决定因素.