细菌氧化还原酶烟酰型辅酶偏好性的分子机制

氧化还原酶因其在催化制备手性醇、羟基酸、氨基酸等方面的极大优势,在精细化工、农药、制药、食品等领域具有重要的用途。大多数氧化还原酶需要在烟酰胺类辅酶的参与下才能完成催化反应,且表现出对此类辅酶使用的偏好性。本文基于对细菌氧化还原酶和烟酰型辅酶的结构分析,总结了代表性的氧化还原酶的辅酶结合部位的结构特征以及决定辅酶偏好性的氨基酸性质,为揭示氧化还原酶对烟酰型辅酶利用偏好性的分子机制和实现辅酶偏好性改造提供依据。     

谷氨酸脱羧酶的分子改造及酶学性质研究

以大肠杆菌(Escherichia coli)来源的谷氨酸脱羧酶(GadB)为研究对象,通过组合突变,获得了pH适用范围拓宽、催化活力提高和稳定性增强的组合突变体M2。与野生型GadB-WT相比,组合突变体M2的pH适用范围有效拓宽,在pH6.0时催化活力比GadB-WT提高113.43%。之后对含有M2突变体基因重组菌的发酵培养基和诱导条件进行优化,优化后单位培养基酶活力比未优化时提高了104.13%。在此基础上对M2的酶学性质进行测定,测得其最适pH为5.0,最适温度为37℃。通过稳定性测定M2的pH稳定性和热稳定性与野生型GadB-WT相比都有一定程度的增强。M2的动力学参数K_m值为7.316μmol/L,k_cat为13.387 s^-1,k_cat/K_m为1.830 L/(s·μmol)。研究获得的组合突变体M2进一步丰富了催化合成γ-氨基丁酸的GadB突变体酶库,具有良好应用前景。     

细菌硝基还原酶的结构与催化机制

细菌硝基还原酶(nitroreductase,NTR)属于依赖黄素单核苷酸(flavin mononucleotide,FMN)的硝基还原酶超家族,通常以二聚体形式存在。它们可利用还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)(reduced nicotinamide adenine dinucleotide(phosphate),NAD(P)H)作为电子供体,催化多种外源硝基芳香族、醌类和黄素类化合物的还原反应,在药物的激活和解毒机制中发挥重要的作用。以研究得较为透彻的大肠杆菌NTR为代表,总结了近几年细菌NTR在结构特征、构象变化及催化特性等方面的最新研究进展。最后,对细菌NTR的研究方向进行了展望。