Nα-acetyl-α-lysine合成关键酶及其特异性催化机制的研究
批准号:
31800672
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
马小琛
依托单位:
学科分类:
蛋白质、多肽与酶生物化学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
薛燕芬、洪闪、刘姣、张雪莹
中文摘要
Nα-acetyl-α-lysine是一种新型相容性溶质,能够抵御外界渗透压胁迫,同时具有在干旱、高温等逆境中保护细胞和生物大分子的作用。Nα-acetyl-α-lysine的生物合成还未有报道。在前期工作中我们基本确定了Nα-acetyl-α-lysine的生物合成途径,但其中的关键乙酰基转移酶还未找到。本研究拟从Nα-acetyl-α-lysine在菌株S.halodurans H3B36中具有热保护作用现象为出发点,通过对其转录组差异基因的分析以及基因的异源表达,确定其合成的关键酶;进一步对该基因所编码的蛋白进行表达纯化,研究这一新酶源的酶学性质及动力学参数;从氨基酸序列、酶结构比对和突变分析等层面上,探讨和揭示其底物结合和催化作用模式,通过蛋白晶体培养和结构解析研究其底物专一性,为构建抗逆菌株和农作物提供新资源和改造策略。
英文摘要
Nα-acetyl-α-lysine is a new type of compatible solute that helps cells against salinity stresses and can protect cells and biological macromolecules in severe environments, like drought, high temperature, etc. The synthesis pathway and the mechanism of Nα-acetyl-α-lysine accumulation are unclear. Until recently, we found the general synthesis pathway of Nα-acetyl-α-lysine. However, a key enzyme, acetyltransferase, involved in this process is unknown. Taking the phenomenon that Nα-acetyl-α-lysine exhibited heat stress-relieving property as a breakthrough, transcriptomics will be applied to get different intracellular gene expression profiles of strain S.halodurans H3B36. Based on bioinformatics database and statistical software, the key synthesis genes will be achieved. We will also reveal the novel mechanism of substrate binding and catalysis by genes and structure comparison, crystal structure resolving, sequence and mutagenesis analysis. The results will provide new enzyme resources. And this work will also be significant to enzyme engineering and molecular design of crop for industrial application under extreme conditions.
Nα-乙酰-α-赖氨酸是一种新型的相容性溶质,在菌株Salinicoccus halodurans H3B36中起到细胞保护剂的作用。我们通过分析不同条件下的转录组数据,推导验证出了合成Nα-乙酰-α-赖氨酸的关键酶。编码该酶的基因是一种新的乙酰基转移酶基因(shkat),并成功在大肠杆菌中表达。序列分析表明蛋白ShKAT属于GNAT超家族,含有一个高度保守的焦磷酸结合环(Arg-Gly-Asn-Gly-Asn-Gly),这是GNAT超家族的一个显著特征。我们发现ShKAT是GNAT超家族的新成员,专门识别游离氨基酸作为底物,包括赖氨酸和其他碱性氨基酸,且该酶只作用于赖氨酸的α位点上。我们还测定了该酶一系列酶学性质,发现ShKAT具有广泛的最适pH值范围,并能耐受高碱和高盐条件。我们预测了ShKAT的三级结构,发现了保守的乙酰辅酶A识别位点,并与典型的GNAT超家族酶进行结构对比。我们相信这项工作为认识GNAT超家族提供了一个更广阔的视角,并揭示了shkat基因在基因工程中抵抗极端条件的巨大潜力。
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Identification and characterization of a novel GNAT superfamily N(α) -acetyltransferase from Salinicoccus halodurans H3B36.
盐球菌 H3B36 中新型 GNAT 超家族 Nα-乙酰转移酶的鉴定和表征
DOI:
10.1111/1751-7915.13998
发表时间:
2022-05
期刊:
Microbial biotechnology
影响因子:
5.7
作者:
[]
通讯作者:
DOI:
10.1111/1751-7915.13998
发表时间:
2021
期刊:
Microbial Biotechnology
影响因子:
5.7
作者:
[Xiaochen Ma, Kai Jiang, Cheng Zhou, Yanfen Xue, Yanhe Ma]
通讯作者:
Yanhe Ma
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