案例分享

期待志同道合的优秀伙伴与我们一同前行!

01

结构生物学服务

如需了解更多信息

关于“结构生物学服务”

首页技术资源结构生物学服务亚胺还原酶(IREDs)
亚胺还原酶(IREDs)
以结构生物学数据为基础进行半理性设计得到的工业催化用酶。由于没有同源性较高的酶结构供参考,青云瑞晶采取从头解析相位的方式完成了该酶的结构数据交付。

背景

亚胺还原酶(IREDs)是依赖NAPDH的酶,可催化亚胺的不对称还原合成手性胺。但IREDs的底物范围很窄,合理的工程设计非常罕见。

2022年,中国科学院微生物研究所高书山团队在国际顶尖学术期刊《Angewandte Chemie》上发表了一篇关于亚胺还原酶IR-G36结构设计的论文。通过合理空腔设计、组合活性位点饱和度测试(CAST)和热稳定性工程相结合,将活性较弱的IR-G36转化为具有优异性能的变体M5,催化效率提高了4193倍。且M5表现出广泛的底物范围,可用于合成不同的氮杂环烷基胺,并且在工业相关条件下以百克规模证明了该反应。

该文章运用了半理性设计手段对酶进行改造。首先在86个IREDs中进行筛选,筛选出具有最佳R选择性(78%)的IR-G36作为下一步进化的目标。接着运用结构生物学的手段,解析IR-G36的空间结构作为酶改造的依据,最终成功改造出催化效率大大提高的变体M5。

本研究中关于IREDs结构解析方面的工作由苏州青云瑞晶科技有限公司提供技术支持。

实验结果

蛋白表达&纯化

本研究IR-G36蛋白表达使用的表达系统是大肠杆菌表达系统(BL21),蛋白纯化步骤使用的是Ni-NTA柱纯化,再过一遍凝胶过滤层析。

图1 凝胶过滤层析和SDS-PAGE结果

晶体培养

本研究使用坐滴法对IR-G36 WT和IR-G36 M5进行结晶。

图2 IR-G36 WT和变体M5的蛋白晶体

X射线衍射数据收集

同步辐射光源收集蛋白晶体衍射数据信息。

图3 晶体衍射图

结构解析

由于IR-G36与已解析的IREDs同源性<40%,需要从头解析相位。制备重原子(Se原子)晶体衍生物,通过单波长反常色散法(SAD)确定IR-G36 WT的结构。分辨率为2.4 Å。

图4 IR-G36 WT与辅助因子NADP+复合的三维结构

以IR-G36 WT的结构作为模型,利用分子置换法确定IR-G36 M5的结构。

图5 IR-G36 WT(灰色)的结构和IR-G36 M5(小麦色)的结构重叠
参考文献:
1.Zhang J, Liao D, Chen R, Sun Z, Lei X, Gao SS. Tuning an Imine Reductase for the Asymmetric Synthesis of Azacycloalkylamines by Concise Structure-Guided Engineering. Angew Chem Int Ed Engl. 2022 Jun 13;61(24):e202201908.


如需了解更多结构生物学服务相关信息

请与我们的服务团队进一步沟通

联系我们
联系我们
  • 青云瑞晶

    +86 18962587269(微信同号)

  • 青云瑞晶

    江苏省苏州市常熟高新技术产业 开发区贤士路 88 号 6 幢1001

  • 青云瑞晶

    contact@readcrystal.com

青云瑞晶
微信二维码
青云瑞晶
微信公众号
关注
  • 青云瑞晶
    青云瑞晶
  • 青云瑞晶
  • 青云瑞晶
    青云瑞晶
  • 青云瑞晶
  • 青云瑞晶
  • 青云瑞晶

版权所有 © Copyright 2024 苏州青云瑞晶生物科技有限公司 苏ICP备2021032617号

隐私政策