蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和進化性相互影響。盡管蛋白質(zhì)動力學(xué)在各種重要的催化性質(zhì)中發(fā)揮著重要作用，但它們的高度靈活性和多樣性使得將這些性質(zhì)納入酶的理性工程化設(shè)計變得困難。因此，如何在使用友好的理性設(shè)計過程中釋放潛在的可進化性仍然是一個挑戰(zhàn)。近期，中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所孫周通課題組引入了一種脯氨酸誘導(dǎo)loop工程化測試（PiLoT）的概念，并將其應(yīng)用于通過改變界面脯氨酸殘基實現(xiàn)誘導(dǎo)活性位點loop區(qū)動力學(xué)的變化。該策略將突變重點放在位于活性位點loop區(qū)N末端的脯氨酸殘基上。為了測試這種方法的有效性，對對映選擇性乙醇脫氫酶TbSADH進行工程化改造。該酶使4-氯苯基吡啶-2-酮基在合成上具有重要的底物可接受性，并使（S）和（R）構(gòu)象產(chǎn)物實現(xiàn)完美的立體控制。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
基于TbSADH的晶體結(jié)構(gòu)，在靠近底物結(jié)合口袋的β6鏈附近觀察到一個柔性loop區(qū)（殘基84–92，稱為loop A），相關(guān)β-loop的表面界面是一個脯氨酸殘疾P84。P84突變體和敲除突變體的84位殘基及loop A區(qū)域的RMSF值都高于野生型，其中ΔP84突變體顯著增加。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
以4-氯苯基吡啶-2-酮基為底物對突變體進行活性測試，獲得兩個最佳突變體P84S/I86L和ΔP84/A85G。
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通過對最佳突變體和野生型的熱力學(xué)分析，其結(jié)果揭示了酶的穩(wěn)定性和可進化性之間微妙的相互作用。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
總之，這項原理驗證研究表明，可以通過理性設(shè)計界面脯氨酸殘基，以釋放其可進化性，從而提供具有催化性能高度改進的新型生物催化劑。
參考文獻：Unlocking the Stereoselectivity and Substrate Acceptance of Enzymes: Proline-Induced Loop Engineering Test
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202110793
原文作者：Ge Qu, Yuexin Bi, Beibei Liu, Junkuan Li, Xu Han, Weidong Liu,Yingying Jiang, Zongmin Qin, and Zhoutong Sun*
