手性胺是一类具有重要价值的医药及精细化工中间体。目前,超过70%的药物,如神经类药物、心血管药物、抗高血压药物、抗感染药物及疫苗等都是以手性胺作为中间体来合成。以来源于土曲霉 Aspergilus terreus 的 (R)-ω-转氨酶作为生物催化剂用于生产对映体手性胺具有较高的对映体选择性和产率。但该酶热稳定性较差,在实际应用中受到了较大的限制。因此,进一步提高 (R)-ω-转氨酶的热稳定性是拓展该酶应用的有效途径。近日,永利集团官网黄俊教授课题组在该领域取得重要进展。
黄俊教授前期与美国明尼苏达大学Kazlauskas教授课题组合作研发了一种序列一致性突变的生物信息学在线工具(Huang J,et al, Biochemistry, 2015; Jones BJ, Lim HY, Huang J,Kazlauskas RJ,Biochemistry, 2017),通过该工具预测了与转氨酶稳定性相关的氨基酸突变位点(I77, Q97, H210, N245, G292, I295),通过基因定点突变、酶学性质测定以及分子动力学模拟,筛选的双突变体H210N/I77L在40 ℃的半衰期(t1/2)是野生酶的6.1倍,半失活温度(T50)比野生型提高6.6 ℃。然后将该方法获得的突变体H210N/I77L与引入二硫键(Huang* et al. Biotechnology and Applied Biochemistry, 2018)、B-factor结合去折叠自由能(Huang et al., Biochemical and Biophysical Research Communications, 2017)等方法结合进行组合突变,筛选到的突变体H210N/I77L/M150C-M280C半衰期(t1/2)是野生酶的16.6倍,T50比野生型提高11.8℃。
本研究成果已在线发表于生物工程领域高水平期刊《Journal of Biotechnology》(https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2019.01.007),同时黄俊教授课题组关于酶稳定性改造的系列研究成果被Chemical Review的文章《Utility of B-factors in protein science: interpreting rigidity, flexibility, and internal motion and engineering thermostability》大篇幅引用。该课题得到国家自然科学基金(31470793 和31670804)以及浙江省自然科学基金等项目的资助。