抗体工程 - 假密环菌β-甘露聚糖酶MAN47胰蛋白酶抗性的理性设计

时间:2014-04-04

 

蛋白质设计 - 假密环菌β-甘露聚糖酶MAN47胰蛋白酶抗性的理性设计
 
背景:饲料用酶是一类用量十分巨大的工业用酶,在消化道中存在各种蛋白酶会对饲料用酶进行消化分解,从而影响饲用酶的使用效率,因此提高饲用酶的蛋白酶抗性是非常必要的。β-甘露聚糖酶(β-1,4-D-Mannanase,EC 3.2.1.78)是一类能够水解含β-1,4-D-甘露糖苷键的内切水解酶,属于半纤维素酶类,可水解广泛存在于自然界的甘露聚糖等,被广泛应用于食品和饲养工业。
 
思路:本文即针对假密环菌Armillariellatabescens中的β-甘露聚糖酶MAN47,基于同源建模DS MODELER和分子动力学模拟DS CHARMm对MAN47的胰蛋白酶抗性进行了理性设计,以获得胰蛋白酶抗性提高并保持催化活性的改良酶。文章首先预测得到MAN47分子结构,其次分析结构中所有胰蛋白酶水解位点K((Lys,赖氨酸)和R(Arg,精氨酸)及其与周围溶剂的暴露程度,然后基于暴露程度选定突变位点,进行模拟突变,最后通过分析突变前后的氢键键长和整体结构稳定性的变化来确证突变氨基酸的组合类型。文章计算结果与实验结果一致,证实了可以通过该理性设计策略来进行蛋白分子的胰蛋白酶抗性改造。
 
图1. MAN47胰蛋白酶结构示意图(左),原始胰蛋白酶及各个突变体的RMSD值(右)。
 
Ref:Y. Li,F. Hu,X. Wang,et al.J Biotechnol. 2013, 163(4):401-407.