四种倍半萜合酶的酶促反应动力学和热力学分析
发布时间：2021-03-31 20:29
倍半萜合酶催化反应起始为法尼基焦磷酸裂解二磷酸部分,导致不稳定的萜烯碳正离子。随后,倍半萜合酶中底物结合位点的催化轮廓引发并引导级联的碳正离子反应（例如,双键迁移,氢化物和甲基转移或去质子化）,从而导致单一萜烯或多种萜烯的合成。对于倍半萜合酶的突变研究能够鉴定蛋白质氨基酸序列对酶催化效率和产物特异性的影响,进一步阐明倍半萜合酶的催化机理,在实际应用中可为新的药物前体的开发提供理论指导。倍半萜类合酶的催化机制中存在限速步骤,一例研究发现（E,E）-FPP向NPP的异构化过程是限制Trichodiene合酶（FSTS）催化反应途径中化学催化速率的步骤,有报道,理论计算发现（E,E）-FPP异构化为transoid（R,E）-NPP的过程为吸热反应。酶的催化活性和动力学行为是生物化学和生物技术研究中非常重要的内容。目前对倍半萜合酶限速步骤的研究很少,而明确限速步骤,可以指导定点突变,提高酶的催化活性。等温滴定量热法可用于测量酶动力学参数及热力学参数。因为随着反应的进行而产生的热能是直接且敏感的可观察事件,该方法的原理是通过酶与底物的化学滴定实验,记录化学反应吸/放热随时间的变化以确定酶促反应...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
倍半萜合酶催化过程示意图
河北大学硕士学位论文2或萜醇的合成[25-28]；另外一类会产生中性的中间产物nerolidylpyrophosphate(NPP)，再次发生异构化和离子化及环化反应，使倍半萜产物的种类进一步增加[29-31]。倍半萜合酶催化过程依赖金属离子，如图1-2，酶活性中心的保守基序与金属离子和底物焦磷酸基团的配位作用可触发活性口袋的构象变化，使活性位点口袋封闭，为催化反应提供疏水的环境。迄今为止，已经鉴定了许多具有医学和工业重要性的倍半萜合酶基因[32,33]。随着STS基因的可用性，一些倍半萜的生产已显着扩大。图1-1倍半萜合酶催化过程示意图Fig.1-1Diagramofcatalyticprocessofsesquiterpenesynthase图1-2土曲霉(Aspergillusterreus))aristolochenesynthase金属离子绑定示意图[32]Fig.1-2SchematicdiagramofAspergillusterreusaristolochenesynthasemetalionbinding[32]
第1章绪论5种倍受全世界关注的酶，因为它催化(E,E)-FPP转化为amorpha-4,11-diene，这是重要的抗疟药青蒿素的前体[64]。该反应起始是焦磷酸基团在与保守基序和金属离子的配位作用下从FPP上离去，活性中心口袋呈封闭状态，焦磷酸基团在C3重获形成NPP，NPP经过C1-C6环化和C1-C10环化最终形成(1S，6R，7R，10R)紫穗槐-4，11-二烯[65-67]，如图1-3。图1-3AaADS催化过程示意图[65]Fig.1-3DiagramofcatalyticprocessofAaADS[65]有研究报道，AaADS蛋白包含72％的α-螺旋，23％的β-折叠和26％的无规卷曲，该酶在花蕾和幼叶中的表达很高，表现出一种组织特异性的表达模式[65]。AaADSR262K突变体影响的是催化机制中碳正离子向Amorpha-4,11-diene的转化过程，降低了萜烯的合成，增加了萜醇的生成[48]。1.4(+)-epi-α-没药醇合酶简介一种独特的C15倍半萜类物质Hernandulcin是从Lippiadulcis的叶子中分离出来的天然甜味剂，还能作为草药治疗咳嗽，支气管炎[16]。Hernandulcin形成的第一步是(+)-epi-α-bisabolol合酶(LdBOS)催化FPP合成(+)-epi-α-bisabolol。由Lippiadulcis中克隆得到的LdBOS的cDNA全长1641bp，编码546个氨基酸残基，分子量为63.8kDa，与其它已知的倍半萜合酶一样，(+)-epi-α-bisabolol合酶具有DDxxD保守基序，参与活性中心处与Mg2+和底物焦磷酸配位，体现了与其他倍半萜合酶相关的序列同一性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]R262K点突变将紫穗槐二烯合酶变为（3R）-（E）-nerolidol合酶[J]. 李振秋,高瑞平,程隆斌,刘秀华,朱华结. 河北农业大学学报. 2015(03)
[2]β-榄香烯抗癌活性及其新型给药系统的研究进展[J]. 陈美婉,钟章锋,王胜鹏,王一涛. 中国新药杂志. 2012(12)
本文编号：3112029
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
倍半萜合酶催化过程示意图
河北大学硕士学位论文2或萜醇的合成[25-28]；另外一类会产生中性的中间产物nerolidylpyrophosphate(NPP)，再次发生异构化和离子化及环化反应，使倍半萜产物的种类进一步增加[29-31]。倍半萜合酶催化过程依赖金属离子，如图1-2，酶活性中心的保守基序与金属离子和底物焦磷酸基团的配位作用可触发活性口袋的构象变化，使活性位点口袋封闭，为催化反应提供疏水的环境。迄今为止，已经鉴定了许多具有医学和工业重要性的倍半萜合酶基因[32,33]。随着STS基因的可用性，一些倍半萜的生产已显着扩大。图1-1倍半萜合酶催化过程示意图Fig.1-1Diagramofcatalyticprocessofsesquiterpenesynthase图1-2土曲霉(Aspergillusterreus))aristolochenesynthase金属离子绑定示意图[32]Fig.1-2SchematicdiagramofAspergillusterreusaristolochenesynthasemetalionbinding[32]
第1章绪论5种倍受全世界关注的酶，因为它催化(E,E)-FPP转化为amorpha-4,11-diene，这是重要的抗疟药青蒿素的前体[64]。该反应起始是焦磷酸基团在与保守基序和金属离子的配位作用下从FPP上离去，活性中心口袋呈封闭状态，焦磷酸基团在C3重获形成NPP，NPP经过C1-C6环化和C1-C10环化最终形成(1S，6R，7R，10R)紫穗槐-4，11-二烯[65-67]，如图1-3。图1-3AaADS催化过程示意图[65]Fig.1-3DiagramofcatalyticprocessofAaADS[65]有研究报道，AaADS蛋白包含72％的α-螺旋，23％的β-折叠和26％的无规卷曲，该酶在花蕾和幼叶中的表达很高，表现出一种组织特异性的表达模式[65]。AaADSR262K突变体影响的是催化机制中碳正离子向Amorpha-4,11-diene的转化过程，降低了萜烯的合成，增加了萜醇的生成[48]。1.4(+)-epi-α-没药醇合酶简介一种独特的C15倍半萜类物质Hernandulcin是从Lippiadulcis的叶子中分离出来的天然甜味剂，还能作为草药治疗咳嗽，支气管炎[16]。Hernandulcin形成的第一步是(+)-epi-α-bisabolol合酶(LdBOS)催化FPP合成(+)-epi-α-bisabolol。由Lippiadulcis中克隆得到的LdBOS的cDNA全长1641bp，编码546个氨基酸残基，分子量为63.8kDa，与其它已知的倍半萜合酶一样，(+)-epi-α-bisabolol合酶具有DDxxD保守基序，参与活性中心处与Mg2+和底物焦磷酸配位，体现了与其他倍半萜合酶相关的序列同一性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]R262K点突变将紫穗槐二烯合酶变为（3R）-（E）-nerolidol合酶[J]. 李振秋,高瑞平,程隆斌,刘秀华,朱华结. 河北农业大学学报. 2015(03)
[2]β-榄香烯抗癌活性及其新型给药系统的研究进展[J]. 陈美婉,钟章锋,王胜鹏,王一涛. 中国新药杂志. 2012(12)
本文编号：3112029
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