基于多重计算设计策略提高奇异变形杆菌脂肪酶的热稳定性

来自奇异变形杆菌的脂肪酶(Proteus mirabilis lipase,PML)具有较好的有机溶剂耐受性,在生产生物柴油等领域有广泛的应用潜力.然而,其热稳定性仍有待提高以更好地适应工业生产.近年来,基于计算机辅助的多种计算设计策略的发展为酶的热稳定性改造提供了更多的思路.文中首先选择了 3种基于互补算法的软件AB...     

“有机物的制造─—光合作用”一节教学

“有机物的制造─—光合作用”一节教学吕成（天津市南开中学３００１００）教学目的（１）使学生掌握光合作用的概念,理解光合作用的实质,了解光合作用的意义及光合作用的原理在农业上的应用。（２）在实验过程中,初步培养学生的动手能力、观察能力和思维能力。教学重...     

胶原蛋白异源三聚体的理性设计

胶原蛋白是高等动物中最丰富的蛋白质,约占总蛋白质量的1/3.同时,胶原又是重要的生物医用材料,被广泛应用在伤口缝线、软骨缺损填充、骨骼金属植入物镀膜等.目前,在已知的人类28种胶原蛋白中,其中有1/4的胶原构型(7/28)是以异源三聚体的形式存在.由于缺乏对胶原蛋白链间特异性识别与折叠机制的了解,如何通过理性设计来制备清洁来源、纳米尺度可调控的胶原蛋白材料一直是蛋白质工程与生物材料工程交叉领域中的热点和难点问题.迄今为止,在胶原三螺旋中鉴定的最重要的成对相互作用是轴向电荷对,其可以在适当放置的赖氨酸与天冬氨酸或谷氨酸残基之间形成.这些成对氨基酸相互作用将允许制备具有高特异性的异源三聚体螺旋,以及对螺旋结构和稳定性的总体改进控制.此外,对这些相互作用的详细研究将帮助我们修改天然胶原蛋白序列,制造清洁来源、高度可控和成分响应的胶原蛋白生物材料.本综述将总结我们对这种相互作用和其他电荷对相互作用的理解,以及它们如何成功地用于控制胶原三螺旋自组装并探索新的蛋白质设计策略.     

基于柔性区域的计算设计改造玉米赤霉烯酮水解酶热稳定性

来源于粉红螺旋聚孢霉Clonostachys rosea的玉米赤霉烯酮水解酶 (ZHD101) 可以有效降解谷物农副产品和饲料中的霉菌毒素玉米赤霉烯酮 (Zearalenone,ZEN),但是,该酶的热稳定性较低,限制了其在工业中的应用。由于水解ZEN的反应没有吸光值的变化,不适合高通量筛选。本文以ZHD101为模式酶,进行计算虚拟突变并结合实验验证。通过比对不同温度下的分子动力学模拟轨迹,选取32个柔性位点;再通过位置特异性评分和酶构象自由能计算,从32个柔性位点上的608个虚拟饱和突变体中筛选出12个突变体。经实验验证,其中3个突变体N156F、S194T和T259F的热熔融温度有一定程度的提升 (ΔTm>4 ℃),且酶活性与野生型类似甚至更高 (相对酶活性为95.8%、131.6%和169.0%)。分子动力学模拟分析显示,导致3个突变体热稳定性提高的可能作用机理分别为NH-π作用力、盐桥重排和分子表面空穴填充。将3个突变体进行迭代组合突变,N156F/S194T表现出最高的热稳定性 (ΔTm=6.7 ℃)。这项工作表明基于柔性区域的虚拟饱和突变在酶稳定性改造上的可行性,探索计算虚拟改造结合实验验证的酶改造策略。