果胶甲酯酶的结构与功能研究进展
发布时间：2021-08-02 14:22
果胶甲酯酶（PME）是一种重要的果胶酶,其水解果胶中的甲酯基从而释放甲醇并降低果胶的甲酯化程度。目前在食品加工、茶饮料、造纸等生产工艺中有着广泛的应用前景。随着对PME的深入研究,已报道了几种不同来源的酶晶体结构,对这些已获得的晶体结构进行分析发现,PME属于右手平行β-螺旋结构,其催化残基为2个保守的天冬氨酸和1个谷氨酰胺残基,并且在催化过程中分别起到了一般酸碱、亲核试剂以及稳定中间体的作用。同时对其底物特异性进行分析,初步了解其底物与活性位点的识别机制。文中针对这几个相关方面进行了系统的综述。
【文章来源】：生物工程学报. 2020,36(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
欧文氏菌(2NTB)和胡萝卜(1GQ8)来源的PME基于序列以及结构对比分析结果(A：欧文氏菌(2NTB：橘色)和胡萝卜(1GQ8：浅蓝色)来源的PME序列比对结果，其中|为结构上相对应且残基一致，:为结构上相对应且残基相似，.为结构上相对应但二者残基不同.B：欧文氏菌(2NTB：橘色)和胡萝卜(1GQ8：浅蓝色)来源PME结构比对，其中灰色表示差异较大部分)
2000年Jenkins等[14]报道了欧文氏菌来源的PME(PemA;PDB ID:2NTB)晶体结构，这也是PME的第一个结构。随着对PME结构的深入研究，至今已经得到了7个不同来源的PME的晶体结构(表1)。针对这7个不同来源的PME我们进行了多序列比对分析(图1)，尽管这7种不同来源PME氨基酸序列相似性较低(21%–62%)，但它们三维结构相似，下面将进行具体介绍。目前已报道的大多数酯酶采用α/β水解酶折叠结构并含有催化三联体Ser-His-Asp。但PME既没有共同的α/β水解酶折叠结构，也没有常见的催化三联体[14]。PME属于右手平行β-螺旋结构[19](图2A)，对应每圈的β-折叠片分别定义为PB1、PB2和PB3。连接这3个β-折叠片的转角分别称为T1(PB1-PB2)、T2(PB2-PB3)和T3(PB3-PB1)[14,18](图2B)。不同来源的PME其完整的β-螺旋圈数也不相同，其中番茄来源的PME(PDB ID:1XG2)只有7个完整的β-螺旋圈[17]。
以胡萝卜PME(PDB ID:1GQ8)为例，在整个结构中，PB1是最长的折叠片结构。结构中存在11股平行的PB1折叠片，其中第一条与最后一条大致垂直。第一个β折叠片之前的N末端存在7个游离的氨基酸残基，C末端也存在一段短的无序结构。但也有特殊情况存在，如水稻象鼻虫来源的PME(PDB ID:4PMH)的结构在整体的空间构象上与其他PME的结构保持一致，但是将其与其他来源的PME结构进行比对时，发现水稻象鼻虫来源的PME的C末端结构与其他来源PME的N末端结构能很好地拟合(图3)。像这种蛋白质序列的循环排列是非常罕见的，但确实是自然发生的[20]。这种结构上的循环排列可能源于自然遗传或翻译后修饰导致的结构重排。从所有水稻象鼻虫PME蛋白的编码RNA序列来看，这种循环置换排列是起源于遗传的。研究人员又将其他来源的象鼻虫PME序列与水稻象鼻虫PME序列进行比对，发现这些蛋白质都具有延伸的N-末端区域和缩短的C-末端区域，表明该结构的循环置换属于昆虫家族特有的结构特征，因此也证明了蛋白质中存在结构循环排列现象[8]。图3 欧文氏菌PME(PDB ID:2NTB)(A)和水稻象鼻虫PME(PDB ID:4PMH)(B)的结构特点
本文编号：3317720
【文章来源】：生物工程学报. 2020,36(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
欧文氏菌(2NTB)和胡萝卜(1GQ8)来源的PME基于序列以及结构对比分析结果(A：欧文氏菌(2NTB：橘色)和胡萝卜(1GQ8：浅蓝色)来源的PME序列比对结果，其中|为结构上相对应且残基一致，:为结构上相对应且残基相似，.为结构上相对应但二者残基不同.B：欧文氏菌(2NTB：橘色)和胡萝卜(1GQ8：浅蓝色)来源PME结构比对，其中灰色表示差异较大部分)
2000年Jenkins等[14]报道了欧文氏菌来源的PME(PemA;PDB ID:2NTB)晶体结构，这也是PME的第一个结构。随着对PME结构的深入研究，至今已经得到了7个不同来源的PME的晶体结构(表1)。针对这7个不同来源的PME我们进行了多序列比对分析(图1)，尽管这7种不同来源PME氨基酸序列相似性较低(21%–62%)，但它们三维结构相似，下面将进行具体介绍。目前已报道的大多数酯酶采用α/β水解酶折叠结构并含有催化三联体Ser-His-Asp。但PME既没有共同的α/β水解酶折叠结构，也没有常见的催化三联体[14]。PME属于右手平行β-螺旋结构[19](图2A)，对应每圈的β-折叠片分别定义为PB1、PB2和PB3。连接这3个β-折叠片的转角分别称为T1(PB1-PB2)、T2(PB2-PB3)和T3(PB3-PB1)[14,18](图2B)。不同来源的PME其完整的β-螺旋圈数也不相同，其中番茄来源的PME(PDB ID:1XG2)只有7个完整的β-螺旋圈[17]。
以胡萝卜PME(PDB ID:1GQ8)为例，在整个结构中，PB1是最长的折叠片结构。结构中存在11股平行的PB1折叠片，其中第一条与最后一条大致垂直。第一个β折叠片之前的N末端存在7个游离的氨基酸残基，C末端也存在一段短的无序结构。但也有特殊情况存在，如水稻象鼻虫来源的PME(PDB ID:4PMH)的结构在整体的空间构象上与其他PME的结构保持一致，但是将其与其他来源的PME结构进行比对时，发现水稻象鼻虫来源的PME的C末端结构与其他来源PME的N末端结构能很好地拟合(图3)。像这种蛋白质序列的循环排列是非常罕见的，但确实是自然发生的[20]。这种结构上的循环排列可能源于自然遗传或翻译后修饰导致的结构重排。从所有水稻象鼻虫PME蛋白的编码RNA序列来看，这种循环置换排列是起源于遗传的。研究人员又将其他来源的象鼻虫PME序列与水稻象鼻虫PME序列进行比对，发现这些蛋白质都具有延伸的N-末端区域和缩短的C-末端区域，表明该结构的循环置换属于昆虫家族特有的结构特征，因此也证明了蛋白质中存在结构循环排列现象[8]。图3 欧文氏菌PME(PDB ID:2NTB)(A)和水稻象鼻虫PME(PDB ID:4PMH)(B)的结构特点
本文编号：3317720
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