Development of thermostable dextranase from Streptococcus mutans (SmdexTM) through in silico design employing B-factor and Cartesian-ΔΔG

葡聚糖酶 化学 水解 变形链球菌 热稳定性 突变体 合理设计 生物化学 有机化学 材料科学 生物 细菌 基因 遗传学 纳米技术
作者
Wei‐Juan Ru,Bing‐Bing Xia,Yuxin Zhang,Jingwen Yang,Hongbin Zhang,Xueqin Hu
出处
期刊:Journal of Biotechnology [Elsevier BV]
卷期号:360: 142-151 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.jbiotec.2022.11.003
摘要

The thermal stability of enzymes dramatically limits their application in the industrial field. Based on the crystal structure, we conducted a semi-rational design according to the B-factor and free energy values to improve the stability of dextranase from Streptococcus mutans (SmdexTM). The B-factor values of Asn102, Asn503, Asp501 and Asp500 were the highest predicted by B-FITTER. Then Rosetta was used to simulate the saturation mutations of Asn102, Asn503, Asp501 and Asp500. The mutated amino acid was designed according to the change of acG. The results showed that the thermal stability of N102P, N102C, D500G, and D500T was improved, and the half-lives of N102P/D500G and N102P/D500T at 45 °C were increased to 3.14 times and 2.44 times, respectively. Analyzing the interaction of amino acids by using Discovery Studio 4.5, it was observed that the thermal stability of dextranase was improved due to the increase in hydrophobicity and the number of hydrogen bonds of the mutant enzyme. The catalytic efficiency of N102P/D500T was increased. Compared with the hydrolyzed products of SmdexTM, the mutant enzymes do not change the specificity of hydrolysates.

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