非生产性底物结合构象的翻转促进了羟基腈裂解酶催化的氢氰酸化反应

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Flipping of a Non-productive Substrate Binding Conformation Facilitates Hydroxynitrile Lyase Catalyzed Hydrocyanation

酶催化氰醇水解的构象转变机制研究显示，PcHNL5_L331A突变体活性位点上存在非productive底物结合构象，通过L331A/S333V/P340L三联突变可破坏该构象稳定性，促进其向productive构象转化，使催化效率提升。结构生物学和计算模拟揭示了稳定productive构象的关键残基及构象互变调控机制。

　　

摘要

理解酶与底物之间的构象转变对于生物催化剂的设计和工程至关重要。然而，底物如何经历动态转变以调节酶的功能，其机制仍然知之甚少。Prunus communis（PcHNL5）中的羟基腈裂解酶能够催化氰醇的水解反应。该酶的逆反应在药物前体的制备方面具有重要的合成潜力。通过结合晶体学和计算实验，在PcHNL5_L331A突变体的底物通道中发现了一个新的、非产物的底物结合状态。这种结合状态在催化循环开始前会发生构象变化。通过位点饱和突变技术，研究人员发现了一种三重突变体PcHNL5_{L331A/S333V/P340L，它能够破坏这种非产物的底物结合状态，从而促进其转变为具有催化活性的构象，并显著提高催化效率。晶体学研究揭示了在不同酶变体中稳定或破坏不同结合构象的因素，进而解释了它们不同的催化效率。这些发现表明，破坏酶活性位点中不利的底物结合构象可以提高酶的功能性，为设计高效的生物催化剂提供了有前景的策略。}

图形摘要

通过晶体学和计算方法，在PcHNL5_L331A突变体中发现了一种新的非产物底物结合构象。通过突变技术破坏这种状态后，得到了一种具有增强氰化活性的三重突变体。这些发现突显了一种通过针对与底物结合相关的不利状态来改善酶功能的策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。