Arg128*‐Mediated Dual‐Substrate Recognition and Dynamic Transport Mechanisms in (R)‐ω‐Transaminase: Computational Insights and Mutational Profiling Guided Rational Engineering

土曲霉 突变 化学 计算生物学 蛋白质工程 分子动力学 组合化学 生物物理学 立体化学 生物化学 突变 生物 计算化学 基因
作者
Jie Chen,Shuai Qiu,Cong-Lin Ju,Dan Wang,Fangfang Fan,Jun Huang
出处
期刊:Biotechnology Journal [Wiley]
卷期号:20 (5): e70032-e70032 被引量:1
标识
DOI:10.1002/biot.70032
摘要

ω-Transaminases (ω-TAs) are critical biocatalysts for the asymmetric synthesis of chiral amines, and uniquely accommodate both hydrophobic and hydrophilic substrates through a conserved binding pocket. In this study, we combine computational simulations and site-directed mutagenesis to dissect this dual-function structure of (R)-selective ω-transaminase from Aspergillus terreus (AtATA). Our results reveal that AtATA employs a synergistic mechanism: aromatic residues within the large pocket stabilize hydrophobic substrates via π-driven interactions, while Arg128* dynamically interacts with hydrophilic compounds through hydrogen bonding. Furthermore, the binding pocket of AtATA exhibits remarkable plasticity to accommodate diverse substrates, with the side chain of Arg128* dynamically adjusting its conformation to facilitate the transport of substrates. Mutational profiling, particularly the R128*A mutation, directly validates these mechanistic insights. Our finding reveals the Arg128*-mediated dual-substrate recognition and transport mechanisms, providing a solid theoretical foundation for enhancing the industrial application of transaminases in pharmaceutical synthesis and green chemistry.
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