蓝藻硫酯酶催化多肽环化适用性分析

硫酯酶(thioesterase, TE)具有区域定向性（regiospecific）、化学定向性（chemospecific）及立体定向性（stereospecific）的特点。这些特性决定了TE作为生物催化剂（biocatalysis）在工业生产中具有较高的应用价值和广阔的应用前景。McyC-TE (microcystin thioesterase, McyC TE)来自铜绿微囊藻（microcystis aeruginosa）NRPS/PKS生物合成基因簇。我们利用正交试验提高McyC TE表达量,得到稳定的诱导表达条件,并结合成熟的线性多肽化学合成法对其底物适用性做了进一步研究。得到的最佳诱导表达条件为：诱导时机2 h,诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside, IPTG）浓度0.75 mmol/L,诱导时间6 h,诱导转速210 r/min,诱导温度20 ℃,使TE的表达量由8.75 mg/L提高至22.15 mg/L,时间缩短了6.5 h。TE表达量的大幅度提升和表达时间的缩短为将来酶的结构及催化机制研究奠定了基础。TE底物适用性研究结果发现：McyC TE并不遵循“4 n + 2原则”;底物中转角过多不仅不利于环肽的形成,更可能形成卷曲影响环化;无D型氨基酸亦可通过加入其它位阻较小较灵活的Gly或者自带天然转角Pro的可弱化肽链的刚性,促进催化反应;含苯环的Phe的引入在一定程度上阻碍了环化;底物无肽链氨基酸数目奇偶性的选择;延长多肽链长度也可环化,McyC-TE的底物容忍度较大,使天然多肽药物筛选范围增大,也为增强天然多肽药物药效增加了改良方案,为进一步研究McyC TE的催化功能提供了实验基础。     

微囊藻毒素衍生物的化学酶法合成及活性评价

微囊藻毒素是一类环七肽蓝藻环肽化合物,目前自然界已发现70多种,其中microcystins-LR型因其独特的化学结构特征以及特异的磷酸酶结合模式,越来越受到药物化学家的关注. 但因其天然结构中含有2个稀有氨基酸（Adda和Mdha）, 这使其化学全合成的难度增加,同时使其具有极高肝脏代谢毒性,严重影响了microcystin-LR作为新型的磷酸酶抑制剂的开发前景. 本文以蛋白磷酸酶PP2A特异性抑制活性的micorcystin-LR为模板化合物,通过构效分析和GOLD 5.0分子对接结果,用L-Phe和L-炔丙基甘氨酸分别替代Adda和Mdha,设计出1个结合模式与模板较为一致的micorcystin类似物,并利用铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）NRPS/PKS生物合成基因簇中TE结构域,在体外成功催化合成. 该microcystin类似物的体外蛋白磷酸酶抑制实验显示有一定的抑制效果,虽与microcystin-LR本身还存在一定差距,但该microcystin类似物由于将引起肝脏毒性的主要残基Adda进行了取代,因此可以预见本研究最终合成的microcystin衍生物其对磷酸酶抑制活性降低同时,也将相应的降低对肝脏的毒性. 这为开发新的低毒的磷酸酶抑制剂提供了一个新的选择对象, 也为今后micorcystin衍生物的合成提供了一个新的合成思路.     

蓝藻硫酯酶催化多肽环化适用性分析北大核心CSCD

硫酯酶(thioesterase,TE)具有区域定向性(regiospecific)、化学定向性(chemospecific)及立体定向性(stereospecific)的特点。这些特性决定了TE作为生物催化剂(biocatalysis)在工业生产中具有较高的应用价值和广阔的应用前景。Mcy C TE(microcystin thioesterase,Mcy C TE)来自铜绿微囊藻(microcystis aeruginosa)NRPS/PKS生物合成基因簇。我们利用正交试验提高Mcy C TE表达量,得到稳定的诱导表达条件,并结合成熟的线性多肽化学合成法对其底物适用性做了进一步研究。得到的最佳诱导表达条件为:诱导时机2 h,诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-Dthiogalactopyranoside,IPTG)浓度0.75 mmol/L,诱导时间6 h,诱导转速210 r/min,诱导温度20℃,使TE的表达量由8.75 mg/L提高至22.15 mg/L,时间缩短了6.5 h。TE表达量的大幅度提升和表达时间的缩短为将来酶的结构及催化机制研究奠定了基础。TE底物适用性研究结果发现:Mcy C TE并不遵循"4 n+2原则";底物中转角过多不仅不利于环肽的形成,更可能形成卷曲影响环化;无D型氨基酸亦可通过加入其它位阻较小较灵活的Gly或者自带天然转角Pro的可弱化肽链的刚性,促进催化反应;含苯环的Phe的引入在一定程度上阻碍了环化;底物无肽链氨基酸数目奇偶性的选择;延长多肽链长度也可环化,Mcy C TE的底物容忍度较大,使天然多肽药物筛选范围增大,也为增强天然多肽药物药效增加了改良方案,为进一步研究Mcy C TE的催化功能提供了实验基础。