中國科大揭示菊糖果糖轉移酶和雙果糖酐水解酶功能轉換機制
2018年10月11日，美國化學會著名期刊《ACS Catalysis》雜志在線發(fā)表了中國科學技術大學生命科學與醫(yī)學部和合肥微尺度物質科學國家研究中心滕脈坤教授/李旭副教授課題組與江南大學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換機制，該機制的發(fā)現(xiàn)為酶的連續(xù)催化改造設計提供了新的思路。
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)的單體及復合物晶體結構闡明了該酶通過一個構型可變的蓋子實現(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基金的資助。通訊作者為中國科大李旭副教授和江南大學沐萬孟教授，第一作者為江南大學郁書懷同學和中國科大沈輝博士。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02424
（生命科學與醫(yī)學部、合肥微尺度物質科學國家研究中心細胞生物物理研究部、科研部）
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