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脂肪酶前肽研究取得重要进展

2021.6.11

　　近日，江南大学生物工程学院酿造微生物学与应用酶学研究室徐岩、喻晓蔚教授团队在脂肪酶前肽研究取得重要进展，研究成果“Propeptide inRhizopus chinensislipase: new insights into its mechanism of activity and substrate selectivityby computational design”封面发表于农林科学领域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry。

　　脂肪酶（EC 3.1.1.3）对酯键具有良好的水解与合成活性，被广泛应用于食品、制药、洗涤剂和生物能源相关行业。其中，真菌脂肪酶由于其高稳定性和广泛的底物特异性具有明显的优势。在大多数真菌脂肪酶结构内都具有一段前肽结构域，这对脂肪酶的分泌、催化效率及底物选择性都非常重要。本研究以华根霉脂肪酶（Rhizopus chinensislipase, RCL）为研究模型，利用元动力学（metadynamics）模拟、经典分子动力学模拟以及定点突变相结合的方法，深入讨论脂肪酶前肽结构域影响其功能及底物选择性的作用机制。计算结果表明，前肽结构域对RCL盖子的运动存在明显的抑制，通过动态互相关分析以及独立梯度模型分析，在前导肽上发现了抑制作用的关键区域（Val5-Thr10），并在该片段进行理性设计及酶促反应动力学测定。最优脂肪酶突变体的催化效率较野生型提升了7倍，并同时显示出前肽结构域改变脂肪酶底物链长选择性的能力。经过底物拓展后发现该调控能力同时体现在甘油三酯类的其他底物中。本研究通过计算机模拟与定点突变相互结合的方法揭示了前肽关键区域对脂肪酶催化效率提升和底物特异性的可控改变的重要作用，也为同样具有前导肽类似结构域的工业酶的设计及改造提供了理论依据。