通过多理性设计方法提高Streptomyces mobaraenesis转谷氨酰胺酶的热稳定性

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Enhanced Thermostability of Streptomyces mobaraenesis Transglutaminase by Multirational Design Methods

该研究通过虚拟饱和突变筛选出N176L突变体，残存活性提高8.0%；共意外设计结合ΔG预测获得K152A突变体，活性提升6.9%；二硫键工程产生D3C-G283C、T7C-E58C和A160C-G228C突变体，活性分别提高29.8%、15.8%和8.1%。综合前两次突变（S179L和Y34W），构建的FRAPD-TGm2C突变体在60℃半衰期延长7.5倍，Tm升高7.58℃，且78℃下5分钟内完成β-酪蛋白交联，适用于高温食品加工。

　　

Streptomyces mobaraenesis 的转谷氨酰胺酶在食品加工中得到广泛应用。本研究旨在提高先前工程改造的耐热转谷氨酰胺酶突变体 FRAPD-TGm2 的热稳定性。研究人员采用了三种独立的策略来实现这一目标。首先，通过折叠自由能（ΔG）分析进行虚拟饱和突变筛选，得到了突变体 N176L，其残余活性在 60°C 下提高了 8.0%。其次，结合 ΔG 预测结果采用共识设计方法，确定了突变体 K152A，该突变使残余活性提高了 6.9%。第三，通过二硫键工程改造产生了三种稳定突变体：D3C-G283C、T7C-E58C 和 A160C-G228C，它们的残余活性分别提高了 29.8%、15.8% 和 8.1%。这些有利突变与之前的突变（S179L 和 Y34W）被策略性地结合，构建出了突变体 FRAPD-TGm2C。与 FRAPD-TGm2 相比，该突变体在 60°C 下的半衰期延长了 7.5 倍，Tm 值提高了 7.58°C。值得注意的是，在 78°C 下，FRAPD-TGm2C 能在 5 分钟内使 β-酪蛋白完全交联，显示出在高温食品应用中的优异性能。