2018年10月11日,美國化學(xué)會著名期刊《ACS Catalysis》雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心滕脈坤教授/李旭副教授課題組與江南大學(xué)沐萬孟教授課題組的合作論文“Structural and Functional Basis of Difructose Anhydride III Hydrolase, Which Sequentially Converts Inulin Using the Same Catalytic Residue”,該研究首次發(fā)現(xiàn)了一種具有連續(xù)催化菊糖能力的雙功能酶DFA-IIIase,并揭示了該酶的雙功能轉(zhuǎn)換機制,該機制的發(fā)現(xiàn)為酶的連續(xù)催化改造設(shè)計提供了新的思路。
菊糖是一類天然果聚糖混合物,其分解產(chǎn)物三型雙果糖酐(DFA-III)具有重要的生理調(diào)節(jié)作用,在促進腸道益生菌群繁殖生長、促進微量元素吸收、抗齲齒、利尿、改善便秘等方面均有重要功效。DFA-III可以在三型雙果糖酐水解酶(DFA-IIIase)催化下進一步分解成為菊粉二糖并發(fā)揮功能,但其催化機制尚不清楚。在本研究中,中國科大和江南大學(xué)的合作課題組從氯酚節(jié)桿菌中首次分離得到一種同時具有菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶和雙果糖酐水解酶功能的DFA-IIIase,并通過11種不同狀態(tài)的單體及復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)闡明了該酶通過一個構(gòu)型可變的蓋子實現(xiàn)雙功能連續(xù)催化菊糖底物的分子機制。該工作一方面從原子水平上闡明了雙果糖酐水解酶水解DFA-III的分子機制,另一方面提供了一個酶連續(xù)催化的有趣例子,為其他酶類的多功能連續(xù)催化改造設(shè)計研究提供了新的視角。
DFA-IIIase雙功能菊糖連續(xù)催化機制示意圖
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助。通訊作者為中國科大李旭副教授和江南大學(xué)沐萬孟教授,第一作者為江南大學(xué)郁書懷同學(xué)和中國科大沈輝博士。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02424
(生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心細胞生物物理研究部、科研部)
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