甘油脱水酶的理性设计:基因杂合改善酶的性质

摘要

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,越来越受到广泛的关注.以弗氏柠檬酸菌和克雷伯氏菌的总DNA以及宏基因组为模板,克隆并表达了3个不同来源的甘油脱水酶基因,前两者均有活力,而后者则没有活力.为了改造甘油脱水酶使其更有利于工业化生产,通过同源建模(homology modeling)构建了这3个甘油脱水酶的三维结构,并利用一些生物信息学软件对这3个甘油脱水酶进行亚基之间的杂合改组(gene swapping)的理性设计,根据设计结果对这3种不同来源的甘油脱水酶的大、中小亚基基因分别进行了克隆.通过基因交换的方法对甘油脱水酶大、中小亚基进行了杂合,得到6种异源亚基杂合酶.部分杂合酶的酸碱稳定性、热稳定性及Vmax得到了明显的改善,同时杂合改组使本没有活力的来源于宏基因组的甘油脱水酶具有了活力而且杂合酶的热稳定性也得到了显著提高.根据构建的三维结构分析了结构差异对酶学性质的影响.