采用饱和突变提高谷氨酰胺酶的热稳定性

摘要 为提高谷氨酰胺酶(glutaminase,EC 3. 5. 1. 2)的热稳定性,利用Discovery studio 2017对Bacillus subtilis谷氨酰胺酶(YbgJ)中具有不利相互作用的49个氨基酸进行虚拟突变,确定了影响酶热稳定性的关键氨基酸位点E3、E55、D213。对上述3个位点分别进行饱和突变,筛选得到55 ℃半衰期(t1/2)较野生酶分别提高58%、69%和41%的突变体E3C、E55F和D213T。构建复合突变体E3C/E55F/D213T、E3C/E55F、E3C/D213T和E55F/D213T,其t1/2分别较野生酶提高1.73、1.44、1.22和0.97倍。其中,E3C/E55F比酶活较野生酶提高23%,达到693 U/mg。作用力分析发现,突变体E3C/E55F/D213T、E3C/E55F、E3C/D213T和E55F / D213T 分别较野生酶增加30、23、11和8个氢键及减少5、4、4和3个不利相互作用。上述结果表明,酶分子内部关键氨基酸的替换对YbgJ热稳定性有较大的影响,且分子内部不利相互作用的减少和氢键的增加可能是YbgJ热稳定性提高的重要原因