Engineering of human tryptophan hydroxylase 2 for efficient synthesis of 5-hydroxytryptophan

色氨酸 TPH2型 色氨酸羟化酶 羟基化 化学 酶动力学 立体化学 生物转化 野生型 芳香族氨基酸 5-羟基色氨酸 催化作用 蛋白质工程 突变体 苯丙氨酸羟化酶 基质(水族馆) 组合化学 活动站点 生物化学 血清素 氨基酸 苯丙氨酸 生物 5-羟色胺能 受体 基因 生态学
作者
B X Wang,Jian-Zhong Xu,Shuai Liu,Zhi-Ming Rao,Weiguo Zhang
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:260: 129484-129484 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2024.129484
摘要

L-Tryptophan hydroxylation catalyzed by tryptophan hydroxylase (TPH) presents a promising method for synthesizing 5-hydroxytryptophan (5-HTP), yet the limited activity of wild-type human TPH2 restricts its application. A high-activity mutant, MT10 (H318E/H323E), was developed through semi-rational active site saturation testing (CAST) of wild-type TPH2, exhibiting a 2.85-fold increase in kcat/Km over the wild type, thus enhancing catalytic efficiency. Two biotransformation systems were developed, including an in vitro one-pot system and a Whole-Cell Catalysis System (WCCS). In the WCCS, MT10 achieved a conversion rate of only 31.5 % within 32 h. In the one-pot reaction, MT10 converted 50 mM L-tryptophan to 44.5 mM 5-HTP within 8 h, achieving an 89 % conversion rate, outperforming the M1 (NΔ143/CΔ26) variant. Molecular dynamics simulations indicated enhanced interactions of MT10 with the substrate, suggesting improved binding affinity and system stability. This study offers an effective approach for the efficient production of 5-HTP.

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