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。
IREDs,亚胺还原酶,属于蛋白质,蛋白质结构解析一般有以下步骤: