探究卤醇脱卤酶催化合成手性β-取代醇相关机制及其改造研究
批准号:
21342005
项目类别:
专项基金项目
资助金额:
10.0 万元
负责人:
汤丽霞
依托单位:
学科分类:
仿生与绿色合成
结题年份:
2014
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
谢光波、吴春惠、杨鹍、王雄、郑华钰、武志赟、郭超、孙恒飞、郑玉
中文摘要
卤醇脱卤酶在合成手性药物中间体β-取代醇领域应用潜能巨大。但由于缺乏对该酶相关规律性的深入了解,在很大程度上限制其广泛应用。本项目结合卤醇脱卤酶研究现状和申请者自身前期研究结果,拟从酶结构信息与底物结构多样性的双重视角,系统阐明卤醇脱卤酶在催化合成手性β-取代醇反应中亲核试剂多样性机制和对映体选择性规律,以实现该酶在催化手性药物中间体(R)-4-氰基-3-羟基丁酸乙酯合成中高效改造为具体实例。采用Alanine扫描技术和高效的CASTing方法构建多级突变体;综合考虑结构多样性及取代剂的空间位阻和电子效应构建多样性丰富的底物文库;建立高通量酶活检测系统;获取多维酶催化活性数据集;使用改进的双聚类分析手段并结合同源建模和分子柔性对接技术,充分挖掘数据的酶结构信息,并提炼其规律性指导具体应用。本研究实现了从全局方向把握底物结构特征与酶催化特性之间的关系,为高效合成手性药物中间体奠定坚实基础。
英文摘要
Halohydrin dehalogenases displays a great potential in the synthesis of chiral building blocks β-substituted alcohols for pharmaceuticals. However,the catalytic properties of the enzyme has not been investigated in details, which largely limits its industrial application. To address this issue, the substrate promiscuity and enantioselectivity of halohydrin dehalogenase will be fully explored by focusing on both enzyme structure and the substrate diversity simultanousely based on the previously studies. The research outcome will be subsequently applied to guide the enzyme modification for its ability to efficiently synthesize of ethyl (R)-4-cyano-3-hydroxybutyrate, the compound which is the regulated starting material for the production of the cholesterol-lowering drug atorvastatin (Lipitor). In the project, to fully understand the enzyme functionality, multi-level libraries will be constructed by using alanine scaning technique in conjunction with CASTing method; a diversity-rich epoxide library will be constructed by taking into account of both the type of epoxide and the structure diversity of its side-chain; high throughput activity assay will be estilished and optimized. The structure information related to a certain enzyme catalytic property will be revealed through data set mining by using an improved biclustering method in conjuction with homologous modelling and molecular docking. The studies will greatly facilitate not only the rational design of halohydrin dehalogenase,but also the enzyme application in the field of chiral drug synthesis.
卤醇脱卤酶在合成手性药物中间体β-取代醇领域应用潜能巨大。但由于缺乏对该酶相关规律性的深入了解,在很大程度上限制其广泛应用。本项目结合卤醇脱卤酶研究现状和申请者自身前期研究结果,主要采用Alanine扫描技术和MDC-Analyzer辅助的高效方法构建多级突变体,对该酶的活性中心氨基酸残基的催化功能进行了系统研究...通过一年的实验摸索所取得的主要研究成果如下:.1)对卤离子结合位点的关键氨基酸进行Alanine扫描;.2)通过合并简并引物策略MDC-Analyzer针对多个连续突变微点的改造构建高质量突变文库并完成相关软件的编写;.3)获取了卤醇脱卤酶底物结合口袋周围的氨基酸对酶活和底物对映体选择性影响规律;.4)获得5个有应用潜能突变体。.基于上述工作,在国际期刊上发表SCI论文3篇,已投稿SCI论文2篇,培养硕士研究生3名。
期刊论文列表
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DC-analyzer-facilitated combinatorial strategy for rapid directed evolution of functional enzymes with multiple mutagenesis sites.
DC 分析仪促进的组合策略,用于具有多个诱变位点的功能酶的快速定向进化。
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
Journal of Biotechnology
影响因子:
4.1
作者:
[Wang, Xiong, Zheng, Kai, Zheng, Huayu, Nie, Hongli, Yang, Zujun, Tang, Lixia]
通讯作者:
Tang, Lixia
MDC-analyzer: a novel degenerate primer design tool for the construction of intelligent mutagenesis libraries with contiguous sites
MDC-analyzer:一种新型简并引物设计工具,用于构建具有连续位点的智能诱变文库
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
Biotechniques
影响因子:
2.7
作者:
[Tang, Lixia, Wang, Xiong, Ru, Beibei, Sun, Hengfei, Huang, Jian, Gao, Hui]
通讯作者:
Gao, Hui
基于多时间尺度探究卤醇脱卤酶催化功能的结构动态性基础及作用机制
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批准号:21673034
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2016
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负责人:汤丽霞
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依托单位:
基于CASTing法的新型生物催化剂卤醇脱卤酶的设计与改造研究
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批准号:20872014
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2008
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负责人:汤丽霞
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依托单位:
国内基金
海外基金