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Enhancement of Rebaudioside M Production by Structure-Guided Engineering of Glycosyltransferase UGT76G1
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2022-04-13 , DOI: 10.1021/acs.jafc.2c01209 Baodang Guo 1 , Zhiwei Deng 1 , Fei Meng 2 , Qingfu Wang 2 , Yan Zhang 3 , Zhenbo Yuan 1 , Yijian Rao 1
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2022-04-13 , DOI: 10.1021/acs.jafc.2c01209 Baodang Guo 1 , Zhiwei Deng 1 , Fei Meng 2 , Qingfu Wang 2 , Yan Zhang 3 , Zhenbo Yuan 1 , Yijian Rao 1
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Owing to zero-calorie and advanced organoleptic properties similar to sucrose, the plant-derived rebaudioside M (Reb M) has been considered as a next generation sweetener. However, a low content of Reb M in Stevia rebaudiana Bertoni and low enzymatic activity of UGT76G1, which is an uridine diphosphate glucose (UDPG)-dependent glycosyltransferase with the ability to glycosylate rebaudioside D (Reb D) to produce Reb M through the formation of β-1,3 glycosidic bond, restrict its commercial usage. To improve the catalytic activity of UGT76G1, a variant UGT76G1-T284S/M88L/L200A was obtained by structure-guided evolution, whose catalytic activity toward Reb D increased by 2.38 times compared with UGT76G1-T284S. This allowed us to prepare Reb M on a large-scale with a great yield of 90.50%. Moreover, molecular dynamics simulation illustrated that UGT76G1-T284S/M88L/L200A reduced distances from Reb D to catalytic residues and UDPG. Hence, we report an efficient method for the potential scale production of Reb M in this study.
中文翻译：
通过糖基转移酶UGT76G1的结构导向工程提高莱鲍迪苷M的生产
由于与蔗糖相似的零卡路里和先进的感官特性，植物来源的莱鲍迪苷 M (Reb M) 已被视为下一代甜味剂。然而，甜叶菊中的 Reb M 含量较低Bertoni 和 UGT76G1 的低酶活性，UGT76G1 是一种尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG) 依赖性糖基转移酶，能够通过形成 β-1,3 糖苷键将莱鲍迪苷 D (Reb D) 糖基化以产生 Reb M，限制了其商业化。用法。为提高UGT76G1的催化活性，通过结构导向进化获得了一个变异体UGT76G1-T284S/M88L/L200A，其对Reb D的催化活性比UGT76G1-T284S提高了2.38倍。这使我们能够以 90.50% 的高产率大规模制备 Reb M。此外，分子动力学模拟表明，UGT76G1-T284S/M88L/L200A 减少了从 Reb D 到催化残基和 UDPG 的距离。因此，我们报告了本研究中 Reb M 潜在规模生产的有效方法。
更新日期：2022-04-13
中文翻译：
通过糖基转移酶UGT76G1的结构导向工程提高莱鲍迪苷M的生产
由于与蔗糖相似的零卡路里和先进的感官特性，植物来源的莱鲍迪苷 M (Reb M) 已被视为下一代甜味剂。然而，甜叶菊中的 Reb M 含量较低Bertoni 和 UGT76G1 的低酶活性，UGT76G1 是一种尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG) 依赖性糖基转移酶，能够通过形成 β-1,3 糖苷键将莱鲍迪苷 D (Reb D) 糖基化以产生 Reb M，限制了其商业化。用法。为提高UGT76G1的催化活性，通过结构导向进化获得了一个变异体UGT76G1-T284S/M88L/L200A，其对Reb D的催化活性比UGT76G1-T284S提高了2.38倍。这使我们能够以 90.50% 的高产率大规模制备 Reb M。此外，分子动力学模拟表明，UGT76G1-T284S/M88L/L200A 减少了从 Reb D 到催化残基和 UDPG 的距离。因此，我们报告了本研究中 Reb M 潜在规模生产的有效方法。
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