澳门最正规网投平台-澳门网站大全注册网址-首页

我所研制出非天然辅酶的合成酶

  近日,我所生物质高效转化研究组(1816组)赵宗保研究员团队在非天然辅酶研究领域取得新进展,研制出烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(NCD)合成酶和NCD自给型微生物细胞,并成功用于构建高选择性物质代谢途径。

  烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)是细胞内不可或缺的辅酶,广泛参与代谢等过程,因此改变NAD水平导致的生物学效应难以预测。为突破调控天然辅酶的局限,赵宗保团队致力于基于非天然辅酶的合成生物学研究。前期工作中,该团队设计合成了NCD,采用半理性设计及定向进化策略,改造苹果酸酶、乳酸脱氢酶、亚磷酸脱氢酶和甲酸脱氢酶,均获得了NCD偏好型突变体(J. Am. Chem. Soc.,2011);通过解析晶体结构,揭示了辅酶偏好性改变的分子基础(ACS Catal.,2019);以大肠杆菌为宿主,通过表达核苷酸转运蛋白和NCD偏好型氧化还原酶,成功实现NCD介导的高选择性能量传递(ACS Catal.,2017;Angew. Chem. Int. Ed.,2020)。然而,由于微生物难以从环境中有效摄取NCD,因此亟需解决细胞内NCD供给问题。

  本研究以烟酸单核苷酸(NaMN)腺苷酰转移酶(NadD)为模板,半理性设计并改造其底物NaMN和腺苷三磷酸(ATP)的结合口袋,获得偏好烟酰胺单核苷酸(NMN)和胞苷三磷酸(CTP)的突变体,即NCD合成酶(NcdS)。该团队在大肠杆菌中表达NcdS,实现利用内源的CTP和NMN合成NCD;通过强化前体合成步骤,胞内NCD含量可超过天然辅酶,达到5.0mM,获得NCD自给型平台菌株。此外,该团队还通过表达NCD偏好型苹果酸酶和D-乳酸脱氢酶,实现NCD介导的L-苹果酸高选择性转化为D-乳酸。该工作为细胞内合成非天然辅酶奠定了基础,为后续合成生物学和化学生物学研究提供了参考。

  相关研究成果以题为“Creating Enzymes and Self-sufficient Cells for Biosynthesis of the Non-natural Cofactor Nicotinamide Cytosine Dinucleotide”发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。该工作的第一编辑是我所1816组助理研究员王雪颖博士。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和我所创新基金等项目的资助。(文/图 王雪颖)

  文章链接:https://doi.org/10.1038/s41467-021-22357-z

版权所有 © 澳门最正规网投平台 本站内容如涉及常识产权问题请联系大家 备案号:

澳门最正规网投平台|澳门网站大全注册网址

XML 地图 | Sitemap 地图