计算机辅助设计提升ω-氨基转氨酶对甲醇共溶剂的耐受性研究

本文推荐：研究者通过计算机辅助定向进化技术，成功改造ω-氨基转氨酶（ω-ATA）获得突变体M4（AtATA-T23I/E117V/T200G/Q294K），其催化活性和甲醇（MeOH）耐受性显著提升。分子动力学（MD）模拟揭示底物结合口袋甲醇占有率降低、疏水性增强是耐受性提升的关键。该研究为工业生物催化中酶稳定性改造提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过整合柔性区与刚性区分析，采用计算机辅助设计策略改造ω-氨基转氨酶（ω-ATA），获得在30%甲醇（v/v）中半衰期（t_1/2）提升3.5倍、催化活性提高19倍的超级突变体M4，为手性胺药物中间体的绿色合成提供新方案。

Materials

实验材料：大肠杆菌（E. coli）BL21(DE3)/pET28a(+)-AtATA为本实验室保藏菌株。Prime STAR? Max DNA聚合酶购自Takara生物技术公司，IPTG和化学试剂均为分析纯。

Mutation

突变构建：采用改良版QuikChange? PCR方法，以pET-28a(+)-AtATA-WT为模板，通过35个循环的扩增程序（95℃ 20s→55℃ 20s→72℃ 1.5min）构建突变体，转化至E. coli BL21(DE3)感受态细胞。

Conclusion

研究证实，综合考量蛋白质柔性区与刚性区的协同效应是获得高稳定性突变体的有效策略。突变体M4通过减少底物结合口袋甲醇分子数、降低溶剂可及表面积（SASA）及增强疏水性，实现了催化活性与甲醇耐受性的双重突破。

（注：根据要求省略了文献引用标识和图表标注，专业术语保留英文缩写并规范使用上下标符号）