南海海洋所α/β-環氧水解酶結構和位點選擇性開環研究取得進展

2021-01-07 中國生物技術網

中國科學院熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室海洋微生物代謝工程與生物合成研究團隊在環氧水解酶結構和位點選擇性開環方面取得進展，相關研究近期發表於Journal of Biological Chemistry。

環氧水解酶（EH）能夠選擇性催化環氧化物的不對稱水解反應，根據親核進攻位點的不同可產生構型不同的手性鄰二醇。因此，研究EH位點選擇性開環機理在天然產物生物合成和手性藥物有機合成中具有重要意義。該研究團隊前期發現來自於kinamycin生物合成基因簇的α/β家族EH Alp1U 可催化fluostatin（FST）類天然產物FST C (1)環氧開環，但不具備開環位點選擇性，可得到兩種環氧開環產物。該研究通過多種譜學、化學衍生和理論計算確定了兩種環氧開環產物1a和1b的立體構型，分別對應於在FST C (1)的C2位和C3位環氧開環。

通過Alp1U蛋白晶體結構解析發現了一種由三個胺基酸殘基W186/W187/Y247組成的環氧氧負離子結合口袋，與傳統的環氧水解酶中兩個胺基酸組成的Y/Y環氧氧負離子結合口袋明顯不同。有趣的是，對這種非典型環氧氧負離子結合口袋進行定點突變後得到了高度位點選擇性的突變體Y247F（C2位開環產物1a佔98%）和W187F/Y247F（C3位開環產物1b佔94%）。通過解析這兩種突變體分別與FST C (1)的複合物晶體結構，解釋了位點選擇性開環催化機制。該研究有助於在分子層面提升環氧水解酶反應位點選擇性的認識。

該研究得到了國家自然科學基金項目（31820103003、31700042、41676165）、中科院項目（QYZDJ-SSW-DQC004、XDA13020302)、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊重大專項（GML2019ZD0406）的共同資助。

非典型環氧氧負離子結合口袋的定點突變得到高度的開環位點選擇性

相關焦點

  • 環氧水解酶結構和位點選擇性開環研究獲進展
    中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室海洋微生物代謝工程與生物合成研究團隊在環氧水解酶結構和位點選擇性開環研究方面取得新進展。相關研究10月1日發表於《生物化學雜誌》。環氧水解酶（EH）能夠選擇性催化環氧化物的不對稱水解反應，根據親核進攻位點的不同可產生構型不同的手性鄰二醇。因此，研究EH位點選擇性開環機理在天然產物生物合成和手性藥物有機合成中具有重要意義。
  • 環氧水解酶結構和位點選擇性開環取得進展
    中國科學院熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室海洋微生物代謝工程與生物合成研究團隊在環氧水解酶結構和位點選擇性開環方面取得新進展，相關研究10月1日發表於《Journal of Biological Chemistry》。
  • 中科院最新科研進展、科技動態 2020.10.14 星期三
    2、理論物理所等在暗物質研究中取得進展3、深圳先進院等在光電催化水分解研究中取得進展草原生態系統演化研究中獲進展 6、青島能源所等揭示三元有機太陽能電池中的分子相互作用新機制 7、南海海洋所α/β-環氧水解酶結構和位點選擇性開環研究取得進展 8、理化所等發現液態金屬微液滴受低溫相變觸發的超快速奇異形變現象
  • ACS Catalysis|量子化學方法研究酶催化的立體選擇性
    最近出現了一些將EVB用於酶對映選擇性的例子，例如脂肪酶的研究和環氧水解酶。在簇方法中，量化方法的選擇通常是使用密度泛函理論（DFT）。簇方法已用於研究酶促反應機理已有20多年的歷史了。 並被證明是富有成果的。然而，對映選擇性的研究對該方法提出了另外的挑戰。除了上述相對能量的精度要求外，模型還必須足夠大才能正確表示活性部位的手性環境。
  • 糖苷水解酶底物特異性機制研究獲得進展
    中國科學院青島生物能源與過程研究所微生物資源團隊致力於嗜熱微生物降解木質纖維素的機制研究，近期與美國北卡羅來納州立大學教授Robert Kelly合作，闡明了極端嗜熱微生物Caldicellulosiruptor阿拉伯呋喃的酶解機制及其與木聚糖酶協同降解效應，對於木質纖維素的生物降解有重要意義，研究成果發表在Applied Environmental Microbiology (AEM)上。
  • 凝血酶本質為一種蛋白水解酶,作用於Aα和Bβ鏈上的精-甘肽鍵
    血液凝固的實質是纖維蛋白凝膠的生成，它是血漿中纖維蛋白原(fibrinogen)在凝血酶作用下降解為纖維蛋白並聚合成不溶性的網狀結構。纖維蛋白原分子由兩對α鏈、β－鏈及γ－鏈組成，每3條肽鏈(α、β、γ)絞合成索狀，形成兩條索狀肽鏈，在N末端有二硫鍵使態個分子得到穩定。α及β肽鏈的N－端分別有一段16個及14個胺基酸的小肽，稱為纖維肽A及B。因此，纖維蛋白原可寫為(AαBβγ)2(圖10-8)。
  • 南海海洋所吲哚倍半萜生物合成研究取得新進展
    最近，依託於中科院南海海洋研究所的中科院海洋生物資源可持續利用重點實驗室（LMB）張長生研究員帶領的團隊，在海洋放線菌來源的吲哚倍半萜類化合物的發現及其生物合成方面取得一些階段性進展。研究人員從中國南海880米深的海洋沉積物中分離到的鏈黴菌Streptomyces sp.
  • 【化學生物學】脫氟水解酶的底物立體選擇性
    在這一領域，化學試劑降解與生物降解氟代物取得了可喜的進展。近日，一個德國馬普煤炭研究所和瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的科研團隊研究了氟代乙酸水解酶（FAcD）的底物立體選擇性催化機理。他們以α-氟代苯乙酸為研究底物，發現氟代乙酸水解酶可以催化底物消除氟原子，並特異性地產生R型構象的羥基取代產物。分子動力學與結合自由能計算表明，底物穩定在氟代乙酸水解酶催化口袋中時，只能以一種優勢構象存在，對應地只能產生R型構象的羥基取代產物。
  • 酶促對映選擇性還原α, β-不飽和亞胺合成嗎啡烷關鍵中間體取得進展
    嗎啡烷是許多具有生物活性的天然產物及藥物（如鎮咳藥物右美沙芬）的骨架結構，可以由關鍵中間體1-苄基八氫異喹啉衍生物經三步化學反應獲得中國科學院天津工業生物技術研究所研究員朱敦明、吳洽慶帶領的生物催化與綠色化工團隊，利用亞胺還原酶（Imine Reductase，IRED）對映選擇性還原了一系列α， β-不飽和亞胺（1-苄基六氫異喹啉衍生物），成功有效製備了相應的1-苄基八氫異喹啉衍生物，為該類化合物的合成提供了一種有效的生物催化方法。
  • 海洋細菌酶混雜催化功能的定向進化研究取得進展
    酶的催化混雜性可為生物提供「兵器庫」，幫助生物適應多變的化學環境。在工業界，開發利用酶的混雜催化功能可幫助人們合成化學分子、修復汙染環境。近期，中國科學院熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室藻類資源與生態工程研究團隊在工程化改造酶蛋白的混雜催化功能方面取得進展。研究發現，一種海洋細菌脯氨酸二肽酶具有混雜水解對氧磷農藥的功能。
  • 臺灣中研院林曉青組OL | α,β-水解酶催化的Aza-Michael加成反應——萜烯與生物鹼雜合
    Meleagrin B由萜烯conidiogenone（1）和生物鹼meleagrin（3）雜合而成，之前研究中2和3的生物合成途徑已經解析，但含有α，β-共軛體系的1生物合成途徑以及生成Meleagrin
  • Biochemistry ▏穩定α/β-水解酶的五種蛋白質工程策略的比較
    大自然的酶通常不夠穩定而無法直接應用，因此穩定化是蛋白質工程的長期目標。蛋白質工程策略的複雜性和先決條件知識各不相同，但很少有對不同策略進行並排比較的例子。該研究旨在通過比較用於穩定蛋白質的各種策略來彌補文獻中的這種疏忽。首先是基於結構的理性設計和半理性設計。其次，是基於序列的的設計，一種方法是將靶蛋白中的胺基酸替換為更穩定的同源物中的胺基酸。
  • 中山大學:分子籠催化特殊選擇性[2+2]光環化反應獲重要進展
    光誘導的烯烴[2+2]環加成反應是生成多種環丁烷最直接的方法。儘管選擇性[2+2]環加成反應的研究不斷取得進展，但對於特定區域選擇性和非對映異構體選擇性的烯烴分子間[2+2]環加成反應，發展還十分有限。例如順式的頭對頭（syn-HH）環丁烷衍生物的高選擇性合成，長期都沒有簡易普適的催化合成途徑。
  • 研究通過重塑結合位點使腈水解酶催化的二腈不對稱水解反應發生...
    研究通過重塑結合位點使腈水解酶催化的二腈不對稱水解反應發生手性翻轉 作者：小柯機器人 發布時間：2020/11/5 16:09:34 中國科學院天津工業生物技術研究所的朱敦明研究團隊，通過重塑結合位點使腈水解酶催化的二腈不對稱水解反應發生手性翻轉
  • Cell Res | 新進展,張鵬團隊解析植物PLDα1的晶體結構,揭示真核磷脂酶D的催化和調控機制
    2019年10月16號，中科院上海植物生理生態所張鵬研究團隊在Cell Research上在線發表了題為Crystal structure of plant PLDα1 reveals catalytic and regulatory mechanisms of eukaryotic phospholipase D的研究論文
  • 海洋藥物教育部重點實驗室在醯基轉移酶分子機制研究領域取得重要進展
    Soc., DOI: 10.1021/jacs.0c07331）醯基基團是許多活性天然產物的藥效基團，催化醯基組裝的轉移酶因其寬泛的底物選擇性成為藥物研發中化合物結構多樣性研究的重要工具酶，但目前對於其底物選擇性的分子機制研究報導較少。
  • 孫周通周佳海等合作JACS:檸檬烯環氧化物水解酶如何立體選擇底物
    近日，天工所孫周通/Manfred T.Reetz團隊與上海有機所周佳海團隊、瑞士聯邦理工學院袁曙光博士合作在JACS發文解析了檸檬烯環氧化物水解酶突變體的底物催化特異性與立體選擇性催化機制。
  • 柱狀假絲酵母脂肪酶的研究進展及應用
    CRLs 和 GCLs 是一類與膽鹼酯酶（cholinesterase）結構類似的脂肪酶，都具有 α/β 水解酶的摺疊結構和Ser-His-Glu 三聯體催化中心。隨著脂肪酶的純化及 基因克隆與表達研究的深入，發現兩種屬脂肪酶均存在基因多態性現象，在 C. rugosa 中發現至少有 7 種脂肪酶同工酶，G. candidum 為 2 種，這些同工酶在一級結構和理化性質上都存在差異。
  • 上海藥物所等在二萜生物合成研究中取得進展
    上海藥物所等在二萜生物合成研究中取得進展 2020-11-25 上海藥物研究所 【字體：、化學生態學以及生物活性/成藥性研究領域取得系列成果。
  • α-澱粉酶又叫澱粉內切酶,能隨機催化水解直鏈和支鏈澱粉上的α-1
    澱粉的水解有兩種途徑，即水解途徑和磷酸解途徑。澱粉水解時每切斷一個糖苷鍵吸收一分子水，主要的水解酶有α-澱粉酶和β-澱粉酶。澱粉磷酸解作用使磷酸根和產物葡萄糖結合在一起產生磷酸葡萄糖，主要的酶為澱粉磷酸化酶。