Semi-rational design and molecular dynamics simulations study of the thermostability enhancement of cellobiose 2-epimerases.
Semi-rational design and molecular dynamics simulations study of the thermostability enhancement of cellobiose 2-epimerases.
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DOI：
10.1016/j.ijbiomac.2019.11.015
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发表时间：
2020-07-01
影响因子：
8.2
通讯作者：
Mu W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Q;Xiao Y;Shakhnovich EI;Zhang W;Mu W
在巨大的序列空间中使用随机突变的定向进化导致获得目标蛋白的概率较低。随着计算工具的出现，新兴的工程战略被开发出来，以获得更可信的结果。我们利用半理性设计方法对一种工业酶--纤维二糖2-表聚体酶(CE)进行了修饰。筛选出一株热稳定性和异构化活性较好的突变体。CE突变体在热稳定性、异构化活性和异构化活性之间的权衡是不同的。为了研究蛋白质稳定性对点突变的计算预测性能，进行了分子动力学(MD)模拟分析。均方根(RMSD)和氢键分析重现了野生型和突变型CES稳定性变化的正确趋势，具有较高的准确性(相关系数r~0.5~0.8)。模拟温度和模拟时间是影响预测性能的重要因素。我们的结果表明，由分子动力学模拟计算的热稳定性预测因子在预测突变酶的热稳定性变化方面比使用酶的静态信息的预测因子更好。
Directed evolution using random mutation in vast sequence space leads to the low probability of obtaining target proteins. Emerging engineering strategies with computational tools are developed for more trustable outcomes. We used some semi-rational design methods to modify an industrial enzyme, namely cellobiose 2-epimerase (CE). A mutant was selected for its better thermostability and isomerization activity. The tradeoffs between thermostability, epimerization activity and isomerization activity of the CE mutants were different. To investigate the computational prediction performance of protein stability upon point mutations, molecular dynamics (MD) simulation analyses were conducted. The root mean square deviation (RMSD) and hydrogen bond analyses reproduced the correct trends in stability changes of the wild-type and mutated CEs with relatively high accuracy (correlation coefficients r ~ 0.5–0.8). The simulation temperature and time are important factors that influence the prediction performance. Our result shows that thermostability predictors calculated from MD simulation do better in predicting the thermostability changes of the mutated enzymes than the predictors using static-state information of the enzymes.
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影响因子：
6.4
作者：
Park AR;Kim JS;Jang SW;Park YG;Koo BS;Lee HC
通讯作者：
Lee HC
DOI：
10.1016/j.bbapap.2017.11.012
发表时间：
2018-03
期刊：
Biochimica et biophysica acta. Proteins and proteomics
影响因子：
--
作者：
Jandova Z;Trosanova Z;Weisova V;Oostenbrink C;Hritz J
通讯作者：
Hritz J
影响因子：
6.1
作者：
Niu, Chengtuo;Zhu, Linjiang;Li, Qi
通讯作者：
Li, Qi
通过分子动力学模拟对嗜冷和嗜温枯草杆菌蛋白酶样丝氨酸蛋白酶进行比较热展开研究
DOI：
10.1080/07391102.2016.1188155
发表时间：
2017-01-01
影响因子：
4.4
作者：
Du, Xing;Sang, Peng;Liu, Shu-Qun
通讯作者：
Liu, Shu-Qun
影响因子：
3.4
作者：
Petrov D;Daura X;Zagrovic B
通讯作者：
Zagrovic B