Enhancing the stability of a novel D-allulose 3-epimerase from Ruminococcus sp. CAG55 by interface interaction engineering and terminally attached a self-assembling peptide

四聚体 热稳定性 蛋白质工程 化学 水溶液中的金属离子 生物化学 立体化学 离子 有机化学
作者
Jing Wang,Chenlin Lu,Xuemei Shen,Taibo He,Diannan Lu,Xiaoyan Wang,Yuan Zhang,Zhanglin Lin,Xiaofeng Yang
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:269 (Pt 1): 131986-131986 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2024.131986
摘要

D-allulose, a highly desirable sugar substitute, is primarily produced using the D-allulose 3-epimerase (DAE). However, the availability of usable DAE enzymes is limited. In this study, we discovered and engineered a novel DAE Rum55, derived from a human gut bacterium Ruminococcus sp. CAG55. The activity of Rum55 was strictly dependent on the presence of Co2+, and it exhibited an equilibrium conversion rate of 30.6 % and a half-life of 4.5 h at 50 °C. To enhance its performance, we engineered the interface interaction of Rum55 to stabilize its tetramer structure, and the best variant E268R was then attached with a self-assembling peptide to form active enzyme aggregates as carrier-free immobilization. The half-life of the best variant E268R-EKL16 at 50 °C was dramatically increased 30-fold to 135.3 h, and it maintained 90 % of its activity after 13 consecutive reaction cycles. Additionally, we identified that metal ions played a key role in stabilizing the tetramer structure of Rum55, and the dependence on metal ions for E268R-EKL16 was significantly reduced. This study provides a useful route for improving the thermostability of DAEs, opening up new possibilities for the industrial production of D-allulose.
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