天津工生所纤维素酶的晶体结构研究取得新成果

2011-11-21 15:34 来源: 中国科学院
收藏到BLOG

  中科院天津工业生物技术研究所郭瑞庭课题组在耐热纤维素酶的晶体结构及基因改造研究上获得阶段性重要进展。

  纤维素酶已经广泛应用于处理不同含有碳水化合物的物质。海栖热孢菌中纤维素酶12A属于糖苷水解酶的第十二个家族。它是一个内切葡聚糖酶可以藉由切割b-1,4糖苷键而达到降解纤维素分子成为更小的片段,进而促进碳水化合物的利用。因为此酶具有超嗜热的特性,使其特别适合应于工业上。

  在本篇文章中,研究人员利用”活性区突变法”(将氨基酸序列134的谷氨酸突变成半胱氨酸)结合”含有汞金属衍生物浸泡法”将纤维素酶12A的结构解析出来。纤维素酶12A的结构采用糖苷水解酶第十二个家族的典型蛋白折叠模式,为”b-卷饼折叠”,就是两个弯曲的b-折叠加上一个中心活性区的凹槽。与其他糖苷水解酶第十二个家族的酵素来做结构上的比较会发现两处显著的差异,除了两个较长且高度扭转的b-链B8和B9之外,还有许多的值得注意的地方。其中,在与纤维四糖和纤维二糖的复合体结构中可以观察到一个独特的环A3-B3,这个环包含了氨基酸序列60的精氨酸和氨基酸序列61的酪氨酸,并藉由这两个氨基酸的氢键和堆叠作用力来稳定底物。透过高解析度的复合体结构也可以清楚地解释酶与底物之间详细的作用网络。

  该项研究成果为接下来改造此耐热纤维素酶活性提供了坚实的基础,相关研究结果发表在2011年的Proteins 封面文章。该项目获得工业酶国家工程实验室及天津市专项(10ZCKFSY06000)的支持。

Proteins 封面