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天津工业生物所在定向进化方法学的三密码子理性设计方面取得新进展
  发布时间:2018-02-01    供稿部门:酶分子工程与工业生物催化实验室

  在有机合成领域,通过定向进化技术改造生物催化剂的立体/区域选择性受到越来越多的关注。然而筛选工作是制约酶定向进化改造的瓶颈,为有效解决这一难题,一系列通过构建小而精突变体文库的策略和方法被开发出来,如三密码子饱和突变技术(TCSM)等。利用该技术对多位点饱和突变体文库构建时关于密码子的选择应用有两种不同策略:即对所有拟突变位点设计并使用相同的简并密码子,或者对每一位点使用不同的简并密码子,然而目前并没有对其开展系统的比较研究。 

  中科院天津工业生物技术研究所孙周通研究员带领的酶分子工程与工业生物催化研究团队围绕这一科学问题,以嗜热醇脱氢酶TbSADH为研究对象,基于上述两种策略分别构建突变体文库,测试了对四氢呋喃-3-酮等前手性酮类化合物的催化活性和立体选择性。结果表明,这两种策略均可对立体选择性进行有效改造(在95%覆盖度下,每个文库仅需筛选576个转化子),且都获得了系列R-S-选择性提高的突变体(92~99% ee)。此外,通过分子对接及分子动力学模拟等技术,对最优突变体的立体选择性机制进行了计算解析,并从NADPH氢化还原的角度和距离等多方面解释了手性催化机制。该研究首次对三密码子的不同设计策略开展了比较系统的研究,拓展了三密码子的设计应用空间,同时解析了醇脱氢酶的不对称催化机理,为基于口袋工程的新酶新反应设计与不对称催化改造提供理论指导。 

  该研究得到中科百人计划等项目的资助,相关研究成果已经发表在SCI期刊ChemBioChem,天津工业生物所曲戈博士为论文第一作者,德国马普煤炭所/天津工业生物所Manfred T. Reetz教授及天津工业生物所孙周通研究员为共同通讯作者。 

  文章链接 

基于TCSM技术的密码子选取与应用策略 

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