Molecular Design of Nylon Oligomer Hydrolase

Molecular Design Of A Nylon-6 Byproduct-Degrading Enzyme From A Carboxylesterase With A β-Lactamase Fold

Tên đề tài: Molecular Design Of A Nylon-6 Byproduct-Degrading Enzyme From A Carboxylesterase With A β-Lactamase Fold

Tác giả: Yasuyuki Kawashima, Taku Ohki, Naoki Shibata, Yoshiki Higuchi, Yoshiaki Wakitani, Yusuke Matsuura, Yusuke Nakata, Masahiro Takeo, Dai-ichiro Kato, Seiji Negoro

Lĩnh vực: Department of Materials Science and Chemistry, Graduate School of Engineering, University of Hyogo; Department of Life Science, Graduate School of Life Science, University of Hyogo; RIKEN Harima Institute, SPring-8 Center, Sayo-gun, Hyogo, Japan.

Nội dung tài liệu:

Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế phân tử enzyme có khả năng phân hủy các sản phẩm phụ của nylon-6, cụ thể là các oligomer 6-aminohexanoate. Enzyme ban đầu, một carboxylesterase với cấu trúc gấp β-lactamase, có hoạt tính thủy phân thấp đối với dimer 6-aminohexanoate (Ald). Thông qua các đột biến G181D/H266N/D370Y, hoạt tính thủy phân Ald của enzyme đã tăng lên gấp 160 lần. Các phân tích động học cho thấy enzyme đột biến có ái lực cao hơn đáng kể đối với cơ chất Ald và hiệu quả chuyển hóa (kcat/Km) vượt trội so với enzyme dạng hoang dã, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ sinh học. Nghiên cứu cấu trúc tinh thể X-quang của enzyme đột biến và phức hợp với cơ chất đã làm sáng tỏ vai trò của các thay đổi axit amin trong việc tăng cường hoạt tính, bao gồm cả sự thay đổi cấu trúc không gian và sự hình thành các tương tác có lợi cho việc gắn kết và xúc tác cơ chất. Cụ thể, Asn266 và Tyr370 đóng vai trò quan trọng trong việc tương tác với Ald, cải thiện môi trường tĩnh điện và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân.

Mục lục chi tiết:

• Introductions
• Results and Discussion
• Enzyme-substrate interaction in the catalytic cleft
• Roles of Asn266
• Roles of Tyr370
• Concluding remarks
• Experimental procedures
• Site-directed mutagenesis and construction of plasmids expressing mutant enzymes
• Enzyme purification, enzyme assay, and protein concentration
• Crystallographic analysis