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【ACS Catal.】GH3家族N-乙酰氨基葡萄糖苷水解酶磷酸化酶的進化
糖苷磷酸化酶在合成有價值的糖類、糖苷類和聚糖或開發(fā)高效節(jié)能微生物細胞工廠方面具有巨大的潛力。然而，可用的特異性磷酸化酶的數(shù)量相當有限。近期，比利時根特大學(xué)Tom Desmet組，在綠膿桿菌和枯草桿菌的GH3糖苷水解酶中建立顯著的磷酸化酶活性。

圖片來源：ACS Catal.

 
首先，通過構(gòu)建序列標志來指導(dǎo)尋找在水解酶中高度保守但在假定的磷酸化酶中被不同氨基酸占據(jù)的位置，反之亦然。然后利用銅綠假單胞菌的N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的晶體結(jié)構(gòu)考察了這些位置的結(jié)構(gòu)環(huán)境，其整個催化循環(huán)已在前期的工作中闡明。研究發(fā)現(xiàn)，活性部位的三個位置33位、62位和70位有潛在改造價值。


圖片來源：ACS Catal.

 

將水解酶保守位點33位、62位和70位替換成磷酸化酶對應(yīng)的氨基酸殘基，獲得三突變體F33R/D62N/R70A，核磁檢測有新產(chǎn)物，表明該突變體有磷酸化酶活性。


圖片來源：ACS Catal.

 

通過組合飽和突變，這種混雜的功能可以進行進一步的優(yōu)化。


圖片來源：ACS Catal.

 

總之，這些發(fā)現(xiàn)表明，未來可以從水解酶作為工程化模板開始發(fā)展磷酸化酶。此外，該研究還對天然GH3磷酸化酶中難以理解的磷酸化酶活性決定因素提供了進一步的見解。



參考文獻：Evolution of Phosphorylases from N?Acetylglucosaminide Hydrolases in Family GH3

ACS Catal. 2021, 11, 6225?6233

原文作者：Jorick Franceus, Jolien Lormans, Lore Cools,Matthias D’hooghe, and Tom Desmet*


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