杜建辉,刘松,2*,陆信曜,陈坚*

1(江南大学 生物工程学院,江苏 无锡,214122) 2(粮食发酵工艺与技术国家工程实验室(江南大学),江苏 无锡,214122)

微生物谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase,TGase)是工业中常用的工具酶,能够催化酰基供体进行脱酰胺和酰基转移,进而形成共价键以完成分子交联[1]。目前市场上食品级TGase来源于茂原链霉菌(Streptomycesmobaraenesis),因具有非钙离子依赖、发酵成本低等优势而备受市场青睐[2]。近些年随着对TGase催化特异性的研究,其在纺织、制药和材料加工等非食品领域的应用也广受关注[3-5]。

随着S.mobaraenesisTGase在工业领域的广泛应用,其较差的热稳定性也成为亟待解决的问题。目前,已有随机突变、DNA改组和饱和突变为基础的定向进化提高TGase热稳定性的报道[6-8]。其中,突变体MS(S2P-S23V-Y24 N-S199A-K294L)是目前热稳定性较优的TGase突变体[9]。与氢键等因素相比,二硫键可以降低蛋白质中未折叠多肽链的熵以提升稳定性,是影响热稳定性的最重要因素[10]。理性设计形成蛋白质分子内部二硫键也是提高酶稳定性的重要手段。ZHANG等[11]对一种嗜热植酸酶理性设计引入了8组二硫键,其中最佳一组突变体60 ℃半衰期提升了3.8倍,同时表现出更强的抗胰蛋白酶及胃蛋白酶降解能力；朱方剑[12]通过理性设计在角质酶中引入二硫键成功获得一个热稳定性显著提高的突变体,该突变体70 ℃处理10 min残余酶活是野生型的1.5倍,80 ℃半衰期可达16 h；王睿等[13]通过理性设计在脂肪酶中引入二硫键,最佳一组突变体60 ℃半衰期较原始酶延长了3.5倍,Tm提高4.2 ℃。

本研究以突变体MS为基础,通过对野生型TGase结构进行虚拟突变和能量优化获得了MS的模拟构象。……