2R,3R-丁二醇脱氢酶识别催化手性底物的结构和功能研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21506025
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0812.生物化工与合成生物工程
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:包永明; 郝文博; 蒲中机; 王天琪;
- 关键词:
项目摘要
2,3-Butanediol (2,3-BD) and acetoin (AC) regarded as C4 platform chemical, their biosynthesis is a hot spot of scientific researches. 2,3 Butanediol dehydrogenase (2,3-BDH) stereospecifically catalyzes the redox reaction between 2,3-BD and AC, and understanding of its molecular mechanism is essential for their biosynthesis. At present, although crystal structures of (2S,3S)-BDH and meso-BDH monomers and their inhibitor binding complexes were solved, due to the lack of (2R,3R)-BDH structural information, the mechanism for chiral substrate recognition by 2,3-BDH still remain unclear. To establish how 2,3-BDH possesses differential stereospecificities, we select (2R,3R)-BDH from Bacillus subtilis, crystalize and determine the X-ray crystal structures of (2R,3R)-BDH with chiral substrate complex. Combining with molecular simulation method such as molecular docking, structural analysis of (2R,3R)-BDH will discover the roles of catalytic residues on determining substrate stereospecificity. (2R,3R)-BDH mutants are created by site-direct mutagenesis of catalytic residues. Further structural analysis of the crystallized (2R,3R)-BDH mutants will help to clarify the subtle structural differences at the substrate-binding site like charge, polarity, hydrophobicity, and side chain conformations, and this will deepen our understanding of 2,3-BDH. Explaining the mechanism of chiral recognition of 2,3-BDH at the atomic level will enable further rational engineering of 2,3-BDH to change the topology of the substrate-binding site and adjust substrate stereoselectivity.
2,3-丁二醇和乙偶姻的生物合成是碳4平台化合物研究的热点,其核心科学问题是2,3-丁二醇脱氢酶(2,3-BDH)与手性底物特异识别及催化的分子机理。目前,虽然解析了(2S,3S)-BDH和meso-BDH单体和结合抑制剂的晶体结构,但是由于缺乏(2R,3R)-BDH的结构信息,导致2,3-BDH如何识别手性底物的分子机理不明确。本项目将通过解析枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)来源的(2R,3R)-BDH及其同手性底物复合物的X射线晶体结构,结合分子对接的分子模拟手段,确定(2R,3R)-BDH识别和催化手性底物的关键氨基酸残基。在此基础上,通过重组表达突变体,对比研究(2R,3R)-BDH与突变体之间的构象差异、酶学性质不同,明确关键氨基酸残基的性质(电荷、极性、疏水和侧链构象)在识别和催化手性底物中的作用,为实现2,3-BDH专一高效催化手性底物的功能改造奠定基础。
结项摘要
2,3-丁二醇和乙偶姻的生物合成是碳4平台化合物研究的热点,其核心科学问题是2,3-丁二醇脱氢酶(2,3-BDH)与手性底物特异识别及催化的分子机理。目前,虽然解析了(2S,3S)-BDH和meso-BDH单体和结合抑制剂的晶体结构,但是由于缺乏(2R,3R)-BDH的结构信息,导致2,3-BDH如何识别手性底物的分子机理不明确。本项目通过解析枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)来源的(2R,3R)-BDH及其同手性底物复合物的X射线晶体结构,结合分子对接的分子模拟手段,确定了(2R,3R)-BDH识别和催化手性底物的关键氨基酸残基。在此基础上,通过重组表达突变体,对比研究(2R,3R)-BDH与突变体之间的构象差异、酶学性质,明确关键氨基酸残基的性质(电荷、极性、疏水和侧链构象)在识别和催化手性底物中的作用,为实现2,3-BDH专一高效催化手性底物的功能改造奠定基础。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Studies on structure-function relationships of acetolactate decarboxylase from Enterobacter cloacae.
阴沟肠杆菌乙酰乳酸脱羧酶结构与功能关系的研究
- DOI:10.1039/c8ra07379a
- 发表时间:2018-11-16
- 期刊:RSC ADVANCES
- 影响因子:3.9
- 作者:Ji, Fangling;Feng, Yanbin;Li, Mingyang;Yang, Yongliang;Wang, Tianqi;Wang, Jingyun;Bao, Yongming;Xue, Song
- 通讯作者:Xue, Song
Rational design of Meso-2,3-butanediol dehydrogenase by molecular dynamics simulation and experimental evaluations
通过分子动力学模拟和实验评估合理设计内消旋2,3-丁二醇脱氢酶
- DOI:10.1002/1873-3468.12834
- 发表时间:2017
- 期刊:FEBS LETTERS
- 影响因子:3.5
- 作者:Pu Zhongji;Ji Fangling;Wang Jingyun;Zhang Yue;Sun Wenhui;Bao Yongming;Bao Yongming;Pu ZJ;Bao YM
- 通讯作者:Bao YM
Metabolic engineering of Bacillus sp for diacetyl production
用于生产二乙酰的芽孢杆菌代谢工程
- DOI:10.1016/j.procbio.2017.04.015
- 发表时间:2017
- 期刊:Process Biochemistry
- 影响因子:4.4
- 作者:Hao Wenbo;Ji Fangling;Wang Jingyun;Wang Yuepeng;Zhang Yue;Bao Yongming;Hao Wenbo;Bao Yongming;Bao YM
- 通讯作者:Bao YM
Structural and enzymatic characterization of acetolactate decarboxylase from Bacillus subtilis
枯草芽孢杆菌乙酰乳酸脱羧酶的结构和酶学表征
- DOI:10.1007/s00253-018-9049-7
- 发表时间:2018-05
- 期刊:APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
- 影响因子:5
- 作者:姬芳玲;李明阳;冯彦斌;吴思晋;王天琪;蒲中机;王静云;杨永亮;薛松;包永明
- 通讯作者:包永明
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大肠杆菌holo-ACP突变体的表达纯化及相应acyl-ACP的性质初探
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- 发表时间:2020
- 期刊:北京理工大学学报
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- 作者:王文青;杨淼;冯延宾;姬芳玲;薛松
- 通讯作者:薛松
其他文献
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