《基於結構和進化信息的間位開環產物水解酶半理性設計》是依託大連理工大學,由周豪擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於結構和進化信息的間位開環產物水解酶半理性設計
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周豪
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
間位開環產物水解酶廣泛存在於多種芳香化合物好氧降解的間位斷裂途徑中，由於自身嚴格的底物選擇性，使其成為整條代謝途徑中的限速酶。同時，該酶催化的低活性C-C鍵水解斷裂反應從化學本質上而言較為罕見，具有重要的理論研究價值。本項目擬利用間位開環產物水解酶的序列信息和結構信息，探究C-C鍵斷裂功能的起源、水解酶的進化過程以及決定底物選擇性和催化效率的關鍵胺基酸位點。首先,通過祖先序列重構、分子動力學模擬以及從頭設計方法獲取理論突變體（半理性設計）。隨後,結合全基因合成及穩態/非穩態動力學方法對半理性設計的突變酶特性進行驗證。本課題的目的在於獲得催化性能改善的突變體，並加深對間位開環產物水解酶的結構-功能關係的理解。
結題摘要
在本項目的資助下，主要開展了以下三個方面的研究。(1) 利用C-C鍵水解酶的“C-O鍵水解”的催化混雜性，水解Ti-BALDH合成TiO2/NaTi2(PO4)3複合材料。該材料具有優於商用TiO2 (P25)的光催化活性，可在40 min內還原10 mg L-1的亞甲基藍。（2）利用分子動力學模擬研究了C-C鍵水解酶不同家族的底物通道情況，確定了不同家族之間的保守通道殘基，並通過定點突變等手段，以來源於菌株LA-4中的BphD為研究對象，進行了酶學特性的驗證。通過實驗結果，確定了Leu213和Phe157對決定底物特異性具有重要的作用。(3) 利用從頭預測軟體Evodesign，理性設計了一個C-C鍵水解酶，並通過直接合成DNA，並在大腸桿菌中異源表達驗證其催化活性。結果表明合成的蛋白質可以正確摺疊，但是其催化活性較低，需要經過進一步定點突變最佳化。
