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对 EKylated PETase 对 PET 降解的增强性能的分子见解
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2021-06-07 , DOI: 10.1021/acscatal.1c01062
Kun Chen 1 , Yang Hu 1 , Xiaoyan Dong 1, 2 , Yan Sun 1, 2
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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在环境中的积累给全球生态系统带来了巨大威胁。尽管最近报道的 PET 水解酶 (PETase) 显示出对 PET 的有效分解,但其低活性和热稳定性限制了其实际应用。在此,我们通过将由带交替电荷的谷氨酸 (E) 和赖氨酸 (K) 残基组成的两性离子多肽 (5–30 kDa) 融合到 PETase 的 C 端来引入生物修饰策略,并发现增加融合肽长度会导致以提高催化性能。与 PETase 相比,PETase-EK30 降解高度结晶的 PET 薄膜(结晶度为 45.2%)时的产物释放提高了 11 倍以上。通过结构分析、底物结合和分子模拟研究了增强催化性能的分子机制。二级和三级结构的表征证实了 EKylated PETase 的结构稳定性增强。同步荧光光谱表明 EKylation 后更开放的底物结合口袋。酶-底物复合物的 MD 模拟支持 EKylation 诱导底物结合口袋中疏水性氨基酸(W185、I208 和 W159)的暴露和 Y87 苯环的旋转,这促进了底物结合动力学。这导致底物亲和力增强,具体表现为结合常数增加和结合自由能降低。此外,从 MD 模拟中观察到缩短的催化距离,这也可能有助于增强对 PET 降解的催化活性。对增强的酶性能的分子见解将有助于扩展 EKylation 策略在各种酶中的应用。



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更新日期:2021-06-18
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