脂肪酶前肽研究取得重要進展

　　近日，江南大學生物工程學院釀造微生物學與應用酶學研究室徐巖、喻曉蔚教授團隊在脂肪酶前肽研究取得重要進展，研究成果“Propeptide inRhizopus chinensislipase: new insights into its mechanism of activity and substrate selectivityby computational design”封面發表于農林科學領域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry。

　　脂肪酶（EC 3.1.1.3）對酯鍵具有良好的水解與合成活性，被廣泛應用于食品、制藥、洗滌劑和生物能源相關行業。其中，真菌脂肪酶由于其高穩定性和廣泛的底物特異性具有明顯的優勢。在大多數真菌脂肪酶結構內都具有一段前肽結構域，這對脂肪酶的分泌、催化效率及底物選擇性都非常重要。本研究以華根霉脂肪酶（Rhizopus chinensislipase, RCL）為研究模型，利用元動力學（metadynamics）模擬、經典分子動力學模擬以及定點突變相結合的方法，深入討論脂肪酶前肽結構域影響其功能及底物選擇性的作用機制。計算結果表明，前肽結構域對RCL蓋子的運動存在明顯的抑制，通過動態互相關分析以及獨立梯度模型分析，在前導肽上發現了抑制作用的關鍵區域（Val5-Thr10），并在該片段進行理性設計及酶促反應動力學測定。最優脂肪酶突變體的催化效率較野生型提升了7倍，并同時顯示出前肽結構域改變脂肪酶底物鏈長選擇性的能力。經過底物拓展后發現該調控能力同時體現在甘油三酯類的其他底物中。本研究通過計算機模擬與定點突變相互結合的方法揭示了前肽關鍵區域對脂肪酶催化效率提升和底物特異性的可控改變的重要作用，也為同樣具有前導肽類似結構域的工業酶的設計及改造提供了理論依據。

　　圖1.獨立梯度模型分析華根霉脂肪酶前肽與蓋子在pNPb（A）與pNPp（B）底物體系中的相互作用

　　喻曉蔚教授為該論文的通訊作者，博士研究生王上為該論文的第一作者。上述研究工作得到了國家自然科學基金項目（32072162）、輕工技術與工程國家雙一流學科建設項目（LITE2018-09）的資助。