Rational Engineering of Cellobiose 2-Epimerase Through Flexible Loop Modulation and Structure-Guided Sequence Alignment for Enhanced Lactulose Synthesis

热稳定性 纤维二糖 化学 合理设计 蛋白质工程 变构调节 乳果糖 固定化酶 酶 基质(水族馆) 生物化学 产量(工程) 组合化学 序列(生物学) 生物催化 水解酶 立体化学 突变体 对接(动物) 蛋白质设计 氢键 活动站点 蛋白质折叠 双糖 催化作用 糖苷水解酶 生物物理学 头孢菌素C
作者
Xinyan Mao,Hongbin Zhang,Changli Hu,Chunhui Ma,Xueqin Hu,Jingwen Yang
出处
期刊:Biomolecules [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:16 (2): 206-206 被引量:1
标识
DOI:10.3390/biom16020206
摘要

Lactulose, a valuable functional disaccharide with pharmaceutical and food applications, is efficiently synthesized via enzymatic isomerization of lactose. This study developed an integrated strategy combining protein engineering of cellobiose 2-epimerase (CsCE) from Caldicellulosiruptor saccharolyticus and process optimization to enhance lactulose production. A dual-track engineering approach—incorporating flexible loop modulation (residues 161–193) and structure-guided sequence alignment with N-acetyl-D-glucosamine-2-epimerase—enabled the creation of two superior mutants, R17Q/L184S and R17Q/S142T. The R17Q/L184S variant exhibited a 37% increase in crude enzyme activity, improved thermostability (half-life of 200 min at 80 °C), and enhanced substrate affinity (Km reduced by 23.2%). R17Q/S142T achieved a 21% higher specific activity (24.08 U/mg), the highest among all variants. Structural and molecular dynamics analyses revealed that L184S enriched hydrogen bonding and hydrophobic interactions, improving structural rigidity, while S142T introduced allosteric regulation that facilitated catalytic efficiency. Under optimized conditions (70 °C, pH 7.5, 40% lactose, 20 U/mL enzyme, 3 h), lactulose yield reached 75.6% with >95% purity. This work demonstrates the successful application of synergistic enzyme engineering and process intensification for high-efficiency lactulose biosynthesis, providing viable candidates and system solutions for industrial-scale production.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
至尊奶龙完成签到,获得积分10
刚刚
忐忑的马里奥完成签到,获得积分10
刚刚
细心傲南完成签到,获得积分20
刚刚
烨伟发布了新的文献求助10
1秒前
十七发布了新的文献求助10
1秒前
dt完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
luojia完成签到,获得积分20
1秒前
咪基哈发布了新的文献求助10
1秒前
tt发布了新的文献求助10
2秒前
研友_LmeK4L完成签到,获得积分10
2秒前
白华苍松发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
yqx完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
Owen的应助被000采纳,获得10
3秒前
细心傲南发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
蜡笔发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
张露萱发布了新的文献求助10
5秒前
Morssax的应助被今夜不设防采纳,获得10
5秒前
橘子完成签到,获得积分10
5秒前
bigboss发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
luojia发布了新的文献求助10
7秒前
小赖完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
CodeCraft的应助被从容水杯采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
可爱的函函的应助被YYY采纳,获得10
8秒前
8秒前
AAA建材王哥完成签到,获得积分10
9秒前
YuHH发布了新的文献求助10
9秒前
molihuakai的应助被SYX采纳,获得10
10秒前
安静的季节完成签到,获得积分20
10秒前
DDD完成签到,获得积分20
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Comprehensive Medicinal Chemistry IV (4th Edition) 800
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
Les Mots du discours 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8121121
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9525661
关于积分的说明 21557413
捐赠科研通 7699670
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3415280
关于科研通互助平台的介绍 2541056
邀请新用户注册赠送积分活动 2455543