Asp318及其突變體與周圍氨基酸之間的相互作用

殼寡糖是殼聚糖經降解處理后得到的一種聚合度為2-20的氨基寡糖產品，具有水溶性好、易吸收等優點，為目前所知的堿性寡糖，具有抗腫瘤、抗菌、免疫激活以及保濕等特點，在醫藥領域具有廣泛的應用前景。殼聚糖酶（chitosanase, EC 3.2.1.132）能特異性催化殼聚糖水解產生殼寡糖，催化條件溫和，并具有較高的催化速率，有利于實現殼寡糖的綠色工業化生產。殼聚糖酶屬于多個糖苷水解酶家族，其中以GH-46家族的殼聚糖酶的研究*為詳細，而對其他家族的殼聚糖酶了解甚少。GH-8家族殼聚糖酶與GH-46家族殼聚糖酶擁有類似的底物催化機制，但二者的晶體結構有明顯的不同，且來源于不同的進化途徑。

中國科學院天津工業生物技術研究所研究員宋江寧帶領的結構生物信息學與整合系統生物學研究組針對GH-8家族的殼聚糖酶的底物識別進行了一系列深入研究。該研究從殼聚糖酶的晶體結構入手，對其底物識別中心的關鍵氨基酸殘基進行鑒定，并通過序列對比發現第318位Asp氨基酸高度保守；將Asp318進行定點突變為Asn，Ala，Glu，Arg或Lys后，發現除D318N突變體外，其他的酶突變體活性均有明顯喪失。進一步的酶動力學分析發現，突變體對底物的親和性明顯降低。分子內相互作用分析表明，Asp318通過與Tyr273之間的氫鍵間接作用于底物，除了D318N突變體外，其他突變體都丟失了與Tyr273發生相互作用的氫鍵，從而影響了底物與酶的有效結合。該研究加深了對GH-8家族殼聚糖酶酶解機制的了解，為殼聚糖酶的分子改造及工業化應用奠定了基礎。

該研究得到中科院“百人計劃”（擇優）、中科院知識創新工程項目（KSCX2-EW-G-8）和天津市重大科技攻關項目（10ZCKFSY05600）的資助。研究結果發表在Applied Biochemistry ａnd Biotechnology上，天津工生所助理研究員周站平為論文作者。

原創作者：齊一生物科技（上海）有限公司